Линейные и импульсные источники питания: в чем разница?

Для питания электронных устройств используются линейные и импульсные источники питания. Узнайте их разницу, как они работают и когда их использовать, в этой статье!

Вероятно, вы ежедневно пользуетесь смартфоном, ноутбуком или персональным компьютером. Эти электронные устройства используют постоянный ток (DC) для работы. Однако, поскольку домашние хозяйства обычно питаются от переменного тока высокого напряжения (переменного тока), вам необходимо снизить напряжение и преобразовать переменный ток в постоянный, используя источник питания, например блок питания или зарядное устройство.

Наиболее распространенными источниками питания, используемыми сегодня, являются линейные и импульсные источники питания. Знание того, какой из них использовать для конкретных приложений, обеспечит безопасность и оптимальную работу вашей электроники.

Продолжайте читать ниже, чтобы сравнить линейные и импульсные источники питания.

Линейные и импульсные источники питания — это электрические устройства, используемые для питания и зарядки электронных устройств постоянного тока. Эти устройства призваны делать две вещи: снижать напряжение и преобразовывать переменный ток в постоянный. Хотя оба устройства снижают и выпрямляют мощность, разница в том, как они решают эти задачи, делает их более подходящими для определенных приложений.

Линейный источник питания — это устройство, используемое в малошумных и прецизионных операциях. Использование тяжелых трансформаторов и аналоговых фильтров позволяет этому источнику питания выдавать чистое напряжение за счет низкой эффективности, большего веса и больших размеров. Линейные источники питания лучше всего использовать в записывающей аппаратуре, электромузыкальных инструментах, медицинском оборудовании, высокоточных лабораторных измерительных инструментах.

Импульсный или импульсный источник питания (SMPS) используется для высокоэффективных и сильноточных операций. В отличие от линейных источников питания, в импульсных источниках питания используются полупроводниковые компоненты для модуляции и регулирования входящего напряжения. Эти источники питания основаны на высокочастотном переключении с использованием силовых транзисторов, что делает их шумными, но при этом очень энергоэффективными, легкими и компактными. Импульсные источники питания часто используются в компьютерах, зарядных устройствах для телефонов, производственном оборудовании и многих низковольтных электронных устройствах.

Используя чисто аналоговые компоненты, доступные в 50-х годах, линейные источники питания должны были полагаться на мощные силовые трансформаторы и громоздкие электролитические конденсаторы для понижения и выпрямления напряжения. Хотя транзисторы уже тогда производились массово, высокое напряжение переменного тока просто выделяло слишком много тепла, с которым транзисторы не могли справиться.

Вот схема линейного блока питания:

Линейный источник питания работает в три этапа:

Шаг 1:Понизьте входящее высокое напряжение переменного тока с помощью трансформатора.

Шаг 2:Пониженное напряжение затем проходит через мостовой выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в пульсирующее постоянное напряжение.

Шаг 3: Пульсирующие сигналы постоянного напряжения проходят через фильтр, состоящий из катушек индуктивности и конденсаторов. Этот сглаживающий фильтр устраняет колебания сигнала пульсирующего постоянного напряжения, что делает его пригодным для использования в чувствительных электронных устройствах.

Импульсные источники питания представляют собой сложные устройства, в которых используются полупроводниковые компоненты для высокочастотного переключения мощности и трансформатор с ферритовым сердечником меньшего размера. Эти типы источников питания могут повышать и понижать напряжение, используя петлю обратной связи постоянного тока для управления выходным напряжением.

Вот как они работают:

Шаг 1 : Высоковольтное переменное напряжение поступает в источник питания через модуль защиты цепи, состоящий из предохранителя и фильтра ЭМС. Предохранитель предназначен для защиты от перенапряжения, а фильтр ЭМС защищает цепь от пульсаций сигнала, исходящих от нефильтрованного переменного тока.

Шаг 2: Убедившись, что схема хорошо защищена, высоковольтный переменный ток пропускается через второй модуль, состоящий из мостового выпрямителя и сглаживающего конденсатора. Полномостовой выпрямитель преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный ток, который затем сглаживается конденсатором.

Шаг 3: Затем постоянный ток высокого напряжения передается через драйвер ШИМ, который принимает обратную связь и управляет силовым МОП-транзистором, который регулирует напряжение посредством высокочастотного переключения. Переключение также превращает прямой постоянный ток в прямоугольную волну.