与线形电源相比,其优点是小型轻量、效率高。开关电源的这种优点适应电子设备的轻、薄、短、小与节能等的要求,其应用范围迅速扩大。
表1示出了与线性电源性能的比较。开关电源的优点不仅是小型轻量,而且容易对应较宽的输入电压范围,通过改变变压器的抽头与电路元器件常数来设计的开关电源,也可以在输入电压不同的国家中使用。
表1开关电源与线性电源性能的比较
项目 线性电源
另外,电信机房中很多通信设备的电源经常采用直流电源,移动或可搬运型设备的电源采用干电池与蓄电池等直流电源,对于这些电源中的直流一直流(DC-DC)变换器,开关电源是其不可缺少的部分。
的缺点是开关晶体管、整流二极管、变压器与扼流圈等产生噪声,这些噪声影响了其他电子设备的正常工作。然而,通过电路方式的改进、滤波与屏蔽措施的采用,开关电源的这种缺点有可能被克服。
理论上,开关电源的稳定性有可能与线性电源相同,但纹波与噪声影响了开关电源的稳定性,为了提高其稳定性,有必要采取措施xx这些影响。然而,对于一般的使用方法其稳定性不会有问题。
开关电源的元器件较多,因此,可靠性也比线性电源低。然而,对于通常设计的开关电源,电解电容器的寿命极大地影响了它的可靠性,温度越高,电解电容器的寿命越短。因此,对于同样尺寸的开关电源,效率高的开关电源其温升较低,可以提高可靠性。但由于开关电源的元器件更小而使其过于小型化,为了平衡内部损耗其温升会较高,有可能制作一个可靠性低的开关稳压电源,因此,要注意这一点。尤其是最近,不仅是开关元器件等性能得到改善,而且开关频率也在高频化,这样,较容易实现开关电源的小型化。然而,降低损耗比小型化的困难要多,因此,在进行{zj0}散热设计的同时,选择在高温下可靠性也不会降低的元器件非常重要。
的固定元器件中寿命非常短的电解电容器,最近其寿命也有所延长;由于高频化的原因,滤波电容器的容量也有可能减小,于是可以选用叠层陶瓷电容器。这样,有可能制作出不用电解电容器的高可靠性的开关稳压电源。另外,对于交流输入的开关电源,因电压与容量关系,难以除掉电解电容器的输入滤波部分,通过采用以全渡整流的脉动电流工作的升压型开关电源,可以除掉电解电容器的同时,还可以改善输人功率因数。
线性电源有串联与并联方式,但多数采用串联方式,因此,本文所介绍的线性电源指的是串联线性稳压电源。图1示出了串联线性电源与开关电源的原理图。图1(a)是串联线性稳压电源的原理图,由于串联晶体管(Tr)将无用功率以热量的形式散发掉,因此,效率低,还需要较大的散热器,而且产生的损耗还随输入电压与输出电压值的不同发生较大变化。另外还需要接入如图1所示的工频变压器,这样,就提高电源的质量并增大了其尺寸,同时,也降低了电源的效率。
图1(b)是开关电源的原理图,开关晶体管(Tr)为开关工作方式。因此,功率损耗小;变压器也采用高频变压器,可实现小型化;同时绕组匝数也可大幅度地减少,相应降低了铜损,这样,可以设计出制作损耗较低的稳压电源。另外,开关电源是通过开关元件的通一断比来控制输出电压,因此,损耗受输入、输出电压的影响较小,且电源的效率也不会降低。
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