Skillnad mellan SMPS och linjär nätaggregat
Share
Huvudskillnad - SMPS vs linjärt nätaggregat
De flesta elektroniska och elektriska enheter kräver likspänning för att kunna fungera. Dessa anordningar, speciellt elektroniska enheter med integrerade kretsar, bör förses med en tillförlitlig, förvrängningsfri likspänning för att de ska kunna fungera utan funktionsfel eller bränning. Syftet med en DC-strömförsörjning är att tillhandahålla ren DC-spänning till dessa enheter. DC-strömförsörjning kategoriseras i linjärt och växlat läge, vilket är de topologier som är inblandade för att göra nätströmmen till jämna DC. Linjär nätaggregat använder en transformator för att direkt ställa ner nätspänningen till en önskad nivå medan SMPS omvandlar AC till DC med en växlingsenhet som hjälper till att få ett medelvärde av önskad spänningsnivå. Detta är nyckelfaktorn mellan SMPS och linjär strömförsörjning.
INNEHÅLL
1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är linjär strömförsörjning
3. Vad är SMPS
4. Jämförelse vid sida vid sida - SMPS vs linjär strömförsörjning i tabellform
5. Sammanfattning
Vad är en linjär strömförsörjning?
Vid en linjär strömförsörjning omvandlas nätströmsspänningen till en lägre spänning direkt av en nedgångstransformator. Denna transformator måste hantera en stor effekt eftersom den fungerar vid växelströmsspänningen 50 / 60Hz. Därför är denna transformator skrymmande och stor, vilket gör strömförsörjningen tung och stor.
Stegspänning korrigeras därefter och filtreras för att få den likspänning som krävs för utgången. Eftersom spänningen vid denna nivå utsätts för att variera beroende på förvrängningarna av ingångsspänningen, utförs en spänningsreglering före utsignalen. Spänningsregulatorn i en linjär strömförsörjning är en linjär regulator, som vanligtvis är en halvledaranordning som fungerar som ett variabelt motstånd. Utgångsmotståndsvärdet ändras med utgångseffektbehovet, vilket gör utspänningen konstant. Sålunda arbetar spänningsregulatorn som en effektavledande anordning. För det mesta förlorar den överflödig ström för att göra spänningen konstant. Därför bör spänningsregulatorn ha stora värmesänkor. Som ett resultat blir de linjära strömförsörjningarna mycket tyngre. Vidare, som en följd av spänningsregulatorns strömavbrott som värme, sjunker effektiviteten hos ett linjärt kraftuttag så mycket som ca 60%.
Linjära nätaggregat producerar emellertid inte elektriskt brus på utgångsspänningen. Det ger isolering mellan utgång och ingång på grund av transformatorn. Därför används linjära nätaggregat för högfrekventa applikationer som radiofrekvensenheter, ljudapplikationer, laboratorietester som kräver ljudfri tillförsel, signalbehandling och förstärkare.
Figur 01: Strömförsörjning med en linjär spänningsregulator
Vad är SMPS?
SMPS (strömförsörjning) fungerar på en omkopplingstransistoranordning. Först omvandlas AC-ingången till likspänning genom en likriktare, utan att minska spänningen, till skillnad från i en linjär strömförsörjning. Därefter genomgår likspänningen en högfrekvensomkoppling, typiskt av en MOSFET-transistor. Det vill säga spänningen genom MOSFET slås på och av med MOSFET Gate-signalen, vanligtvis en pulsbreddsmodulerad signal om cirka 50 kHz (chopper / inverter block). Efter denna hackningsoperation blir vågformen en pulserad DC-signal. Därefter används en down-down transformer för att minska spänningen hos den högfrekventa pulserad likspänningen till önskad nivå. Slutligen används en utgångslikriktare och ett filter för att återställa utgångs-likspänningen.
Figur 02: Blockdiagram över en SMPS
Spänningsreglering i SMPS görs via en återkopplingskrets som övervakar utspänningen. Om belastningsbehovet för belastningen är högt tenderar utspänningen att öka. Denna inkrement detekteras av regulatoråterkopplingskretsen och används för att styra PWM-signalets till-från-förhållande. Sålunda ändras den genomsnittliga signalspänningen. Som ett resultat styrs utsignalen för att hålla konstant.
Steg-ner-transformatorn som används i SMPS arbetar med en högfrekvens; Således är volymen och vikten av transformatorn mycket mindre än de för en linjär strömförsörjning. Detta blir en viktig orsak till att en SMPS är mycket mindre och lättare än sin linjära typ motsvarighet. Vidare görs spänningsreglering utan att förlora överskottseffekt som ohmisk förlust eller värme. Effektiviteten hos SMPS blir så hög som 85-90%.
Samtidigt genererar en SMPS högfrekvent ljud på grund av omkopplingsoperationen hos MOSFET. Detta ljud kan återspeglas i utgångsspänningen; I vissa avancerade och dyra modeller mildras dock detta utgångsbrus i viss utsträckning. Vidare skapar växlingen också elektromagnetisk och radiofrekvensinterferens. Det är därför nödvändigt att använda RF-avskärmning och EMI-filter i SMPS. Därför är SMPS inte lämpliga ljud- och radiofrekvensapplikationer. Mindre bullerskänslig utrustning, som mobiltelefonladdare, likströmsmotorer, höga strömtillämpningar etc. kan användas med SMPS. Det är lättare och mindre design gör det bekvämt att användas som bärbara enheter också.
Vad är skillnaden mellan SMPS och Linear Power Supply?
SMPS vs linjär strömförsörjning | |
| SMPS korrigerar direkt nätströmmen utan att minska spänningen. Därefter sätts den konverterade likströmmen in i högfrekvensen för en mindre transformator för att minska den till önskad spänningsnivå. Slutligen korrigeras den högfrekventa AC-signalen till DC-utgångsspänningen. | Linjär strömförsörjning minskar spänningen till önskat värde i början av en större transformator. Därefter rektifieras växelströmmen och filtreras för att ge utmatningsspänningen. |
| Spänningsförordning | |
| Spänningsreglering sker genom att man reglerar växlingsfrekvensen. Utgångsspänningen övervakas av återkopplingskretsen och variationen av spänning används för frekvensstyrningen. | Den rektifierade och filtrerade likspänningen utsätts för en utmatningsresistans hos en spänningsdelare för att göra utgångsspänningen. Detta motstånd styrs av en återkopplingskrets som övervakar utspänningsvariationen. |
| Effektivitet | |
| Värmeproduktionen i SMPS är relativt låg eftersom omkopplingstransistorn arbetar i avsnitten och svältregionerna. Den lilla storleken på utgångstransformatorn gör också värmeförlusten liten. Därför är effektiviteten högre (85-90%). | Överflödeskraften släpps som värme för att göra spänningen konstant i en linjär strömförsörjning. Dessutom är ingångstransformatorn mycket bulkigare; Därför är transformatorns förluster högre. Därför är effektiviteten hos en linjär strömförsörjning så låg som 60%. |
| Bygga | |
| Transformatorstorleken på en SMPS behöver inte vara stor eftersom den arbetar i högfrekvens. Därför kommer transformatorns vikt också att vara mindre. Som ett resultat är storleken såväl som vikten av en SMPS mycket lägre än en linjär strömförsörjning. | Linjära nätaggregat är mycket större eftersom ingångstransformatorn måste vara stor på grund av den låga frekvensen som den arbetar på. Eftersom mer värme genereras i en spänningsregulator, bör värmesänkor användas också. |
| Buller och spänningsförvrängningar | |
| SMPS genererar ett högfrekvent ljud genom att växla. Detta passerar in i utspänningen, liksom att mata in strömmen ibland. Harmonisk störning i elnätet kan också vara möjlig i SMPS. | Linjära nätaggregat producerar inte ljud i utgångsspänningen. Harmonisk distorsion är mycket mindre än för SMPS. |
| tillämpningar | |
| SMPS kan användas som bärbara enheter på grund av den lilla byggnaden. Men eftersom det genererar ett högfrekvent brus kan SMPS inte användas för ljudkänsliga tillämpningar som RF- och ljudapplikationer. | Linjära nätaggregat är mycket större och kan inte användas för bärbara enheter. Eftersom de inte genererar ljud och utspänningen är också ren används de för de flesta elektriska och elektroniska provningarna i laboratorier. |
Sammanfattning - SMPS vs linjärt nätaggregat
SMPS och linjära nätaggregat är två typer av likströmsspänningar i bruk. Nyckelförskjutningen mellan SMPS och linjär strömförsörjning är de topologier som används för spänningsreglering och spänningstegning. Medan den linjära strömförsörjningen omvandlar AC till lågspänning i början, rättar SMPS först och filtrerar nätströmmen och växlar sedan till en högfrekvent växelström innan du går ner. Eftersom transformatorns vikt och storlek ökar när driftsfrekvensen minskar är den linjära nätaggregatets ingångstransformator mycket tyngre och större, till skillnad från i SMPS. Dessutom, eftersom spänningsreglering sker med värmeavledning genom resistanser, bör linjära kraftaggregat ha värmesänkor som gör dem ännu tyngre. Regulatorn för SMPS kontrollerar omkopplingsfrekvensen för att styra utspänningen. Därför är SMPS mindre i storlek och lättare i vikt. Eftersom värmeproduktionen i SMPS är lägre, är deras effektivitet också högre.
Ladda ner PDF-versionen av SMPS vs Linear Power Supply
Du kan hämta PDF-versionen av den här artikeln och använda den för offline-ändamål enligt citationsnoteringar. Var god ladda ner PDF-version här Skillnaden mellan SMPS och Linear Power Supply.
Referens:
1. "Linjära nätaggregat och regulatorer." Elektronik reparation och teknik nyheter. N.p., n.d. webb. Tillgänglig här. 14 juni 2017.
2. "Switched-mode strömförsörjning." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 17 maj 2017. Web. Tillgänglig här. 14 juni 2017.
Image Courtesy:
1. "Strömförsörjning med linjär spänningsregulator" Av CLI - Egent arbete, Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "SMPS Block Diagram" Av IE på English Wikipedia - Överförd från en.wikipedia till Commons av Dcirovic., Public Domain) via Commons Wikimedia
