リニア電源の原理とスイッチング電源の比較
1. リニア電源の概要:
リニア電源は、まず変圧器を通じて AC 電力を変換し、次に整流回路を通じて整流およびフィルタリングして、非定常な DC 電圧を取得します。 高精度の DC 電圧を実現するには、電圧フィードバックを通じて出力電圧を調整する必要があります。 主な性能の観点から見ると、この電源技術は非常に成熟しており、高い安定性を実現でき、リップルも非常に小さく、スイッチング電源のような干渉やノイズがありません。 電圧フィードバック回路は線形状態で動作し、調整管には一定の電圧降下が生じます。 大きな動作電流を出力する場合、調整管の消費電力が大きくなりすぎ、変換効率が低くなります。
リニア電源とは、電圧調整に使用される真空管が線形領域で動作することを意味します。 これに対応して、電圧調整に使用される真空管が飽和領域とカットオフ領域、つまりスイッチング状態で動作するスイッチング電源もあります。
通常、リニア電源は出力電圧をサンプリングし、それを基準電圧とともに比較電圧アンプに送信します。 電圧増幅器の出力は電圧調整管の入力として使用され、接合電圧が入力に応じて変化するように調整管を制御し、それによって出力を調整します。 電圧。 しかし、スイッチング電源は調整管のオンとオフの時間、つまりデューティサイクルを変えることで出力電圧を変えます。
リニア電源の電圧調整に使用される真空管は、線形領域で動作します。 これに対応して、電圧調整に使用される真空管が飽和領域とカットオフ領域、つまりスイッチング状態で動作するスイッチング電源もあります。
通常、リニア電源は出力電圧をサンプリングし、それを基準電圧とともに比較電圧アンプに送信します。 電圧増幅器の出力は電圧調整管の入力として使用され、接合電圧が入力に応じて変化するように調整管を制御し、それによって出力を調整します。 電圧。 しかし、スイッチング電源は調整管のオンとオフの時間、つまりデューティサイクルを変えることで出力電圧を変えます。 2.リニア電源の原理：リニア電源には主に電源周波数変圧器、出力整流フィルタ、制御回路、保護回路などが含まれます。 リニア電源は、まず変圧器を介して AC 電力を変換し、次に整流回路を介して整流およびフィルタリングして、不安定な DC 電圧を取得します。 高精度の DC 電圧を実現するには、電圧フィードバックを通じて出力電圧を調整する必要があります。 この電源技術は非常に成熟しており、スイッチング電源の非常に高い安定性、小さなリップル、無干渉、ノイズを実現できます。 ただし、巨大で重いトランスが必要であり、必要なフィルタコンデンサの体積と重量も非常に大きく、電圧帰還回路が線形状態で動作しているため、ある程度の電圧降下が発生するという欠点があります。調整管があり、出力は比較的大きいです。 このとき、調整管の消費電力が大きく、変換効率が低く、大型のヒートシンクを設置する必要がある。 この種の電源はコンピュータやその他の機器のニーズには適していないため、徐々にスイッチング電源に置き換えられるでしょう。 3. スイッチング電源の比較: スイッチング電源には、主に入力グリッド フィルター、入力整流フィルター、インバーター、出力整流フィルター、制御回路、保護回路が含まれます。 それらの機能は次のとおりです。
1. 入力グリッドフィルター：モーターの始動、電化製品のスイッチ、落雷などのグリッドからの干渉を除去し、スイッチング電源から発生する高周波ノイズの周囲への拡散を防ぎます。グリッド。
2. 入力整流フィルタ: グリッドの入力電圧を整流およびフィルタリングして、コンバータに DC 電圧を供給します。
3. インバータ：スイッチング電源の重要な部品です。 DC電圧を高周波AC電圧に変換し、出力部を入力グリッドから絶縁する役割を果たします。
4. 出力整流フィルタ：コンバータが出力する高周波交流電圧を整流およびフィルタリングして必要な直流電圧を得ると同時に、高周波ノイズが負荷に干渉するのを防ぎます。
5. 制御回路: 出力 DC 電圧を検出し、基準電圧と比較し、増幅します。 発振器のパルス幅を変調してコンバータを制御し、出力電圧を安定に保ちます。
6. 保護回路：スイッチング電源に過電圧や過電流が短絡した場合、保護回路はスイッチング電源を停止し、負荷と電源自体を保護します。
スイッチング電源は、交流を直流に整流した後、直流を交流に反転し、必要な直流電圧を整流して出力します。 このようにして、スイッチング電源は、下側のリニア電源と電圧フィードバック回路のトランスを節約します。 スイッチング電源のインバータ回路は完全デジタル調整となっており、非常に高い調整精度も実現できます。
スイッチング電源の主な動作原理は、上部ブリッジと下部ブリッジの Mos 管が順番にオンになることです。 まず、上部ブリッジのMos管に電流が流れ込み、コイルの蓄電機能を利用して電気エネルギーがコイルに蓄積されます。 最後に、上のブリッジの Mos 管がオフになり、下のブリッジがオンになります。 ブリッジのMosチューブ、コイル、コンデンサーは外部に継続的に電力を供給します。 次に、下のブリッジのMos管をオフにし、次に上のブリッジを開いて電流を流し、このように繰り返します。Mos管は順番にオンとオフを切り替える必要があるため、スイッチング電源と呼ばれます。
リニア電源は異なります。 スイッチが無いので上部の水道管から常に水が出ています。 水が多すぎると漏れてしまいます。 これは、一部のリニア電源でよく見られるものです。 Mosチューブは多量の熱を発生します。 無限にある電気エネルギーはすべて熱エネルギーに変換されます。 この観点から見ると、リニア電源の変換効率は非常に低く、発熱が高くなると部品の寿命は確実に短くなり、最終的な使用効果に影響を及ぼします。
スイッチング電源とリニア電源の違いは主に動作方法にあります。
リニア電源のパワーデバイスはリニアな状態で動作します。つまり、パワーデバイスは使用中常に動作しているため、動作効率が低くなり、一般に50[[パーセント]]〜60[パーセント]の間となります。 [パーセント]]、そして彼は非常に優れたリニア電源であると言わなければなりません。 リニア電源の動作方法では、高電圧から低電圧に変更する電圧デバイスが必要になります。 一般的には変圧器ですが、KX電源のように整流して直流電圧を出力するものもあります。 その結果、その体積は大きく、重く、効率が低く、大量の熱を発生します。 また、リップルが小さく、調整率が高く、外部干渉が少ないという利点もあります。 アナログ回路や各種アンプなどに最適です。
スイッチ電源。 そのパワーデバイスはスイッチング状態で動作します（1オンと1オフ、1オンと1オフ、周波数は非常に高速です、一般的なパネルスイッチング電源の周波数は100〜200KHz、モジュール電源の周波数は300KHzです） ～500KHz）。 このように、損失が小さく、効率が高い。 変圧器にも、高透磁率の材料で作られなければならないという要件もあります。 少しのインク、彼の変圧器は小さな言葉です。 効率 80% ～ 90%。 米国で最高の VICOR モジュールは 99% に達すると言われています。 スイッチング電源は高効率で小型ですが、リニア電源に比べてリップルや電圧・電流の調整率が劣ります。
リニア電源の基本動作原理
リニア電源の主回路の動作プロセスは、入力電源がまず前安定化電圧回路によって安定化され、次に主動作変圧器の絶縁と整流を通じて DC 電源に変換されます。制御回路とシングルチップマイクロプロセッシングコントローラによって制御されます。 リニア調整素子を微調整することで高精度の直流電圧源を出力します。
1. 電源トランスと整流: 380V AC を必要な DC に変換します。
2. 前安定化回路: リレー部品またはサイリスタ部品を使用して、入力 AC または DC 電圧を事前調整し、初期安定化します。これにより、線形調整部品の消費電力が削減され、作業効率が向上します。 また、出力電圧源の高精度と高い安定性を確保します。
3. 線形調整要素: フィルタリングされた DC 電圧を微調整して、入力電圧が必要な値と精度要件を満たすようにします。
4. フィルタ回路: DC 電源の脈動、干渉、ノイズを最大限に防止および吸収し、DC 電源の出力電圧が低リップル、低ノイズ、低干渉であることを保証します。
5. シングルチップマイクロコンピュータ制御システム：シングルチップマイクロプロセッサコントローラは、検出されたさまざまな信号を比較、判断、計算、分析、処理し、対応する制御命令を発行して、直流安定化電源の全体的な電圧安定化システムを作成します。正常かつ確実に動作します。 、調整。
6. 補助電源と基準電圧源: DC 電圧安定化システムの電子回路動作に必要な高精度基準電圧源と電源を提供します。
7. 電圧サンプリングと電圧調整：直流安定化電源の出力電圧値を検出し、直流安定化電源の出力電圧値を設定および調整します。
8. 比較増幅回路：直流安定化電源の出力電圧値と基準電源の電圧を比較して誤差電圧信号を取得した後、増幅フィードバックを実行し、線形調整素子を制御して出力電圧の安定性を確保します。 。
9. 電流検出回路：直流安定化電源の出力電流値を取得し、電流制限や保護制御情報を取得します。
10. 駆動回路: 実行可能要素を駆動するように構成された電力増幅回路。
11. 表示：直流安定化電源の出力電圧値、出力電流値を表示します。
