Sleutelverskil – SMPS vs lineêre kragtoevoer
Die meeste elektroniese en elektriese toestelle benodig GS-spanning om te kan funksioneer. Hierdie toestelle, veral elektroniese toestelle met geïntegreerde stroombane, moet van 'n betroubare, vervormingslose GS-spanning voorsien word sodat hulle kan werk sonder om te wanfunksioneer of te brand. Die doel van 'n GS-kragbron is om skoon GS-spanning aan hierdie toestelle te verskaf. GS-kragbronne word gekategoriseer in lineêre en geskakelde modus, wat die topologieë is wat betrokke is om AC-hooftoevoer in gladde GS te maak. Lineêre kragtoevoer gebruik 'n transformator om die AC-hoofspanning direk na 'n verlangde vlak te verlaag, terwyl SMPS AC na DC omskakel met behulp van 'n skakeltoestel wat help om 'n gemiddelde waarde van die verlangde spanningsvlak te verkry. Dit is die sleutelverskil tussen SMPS en lineêre kragtoevoer.
Wat is 'n lineêre kragtoevoer?
In 'n lineêre kragtoevoer word die hoofstroom-wisselspanning direk deur 'n afwaartse transformator na 'n laer spanning omgeskakel. Hierdie transformator moet 'n groot krag hanteer aangesien dit teen die AC-netfrekwensie 50/60Hz werk. Daarom is hierdie transformator lywig en groot, wat die kragtoevoer swaar en groot maak.
Verlaagde spanning word dan reggestel en gefiltreer om die GS-spanning te kry wat benodig word vir die uitset. Aangesien die spanning op hierdie vlak onderworpe is om te wissel na gelang van die vervormings van die insetspanning, word 'n spanningsregulering voor die uitset gedoen. Die spanningsreguleerder in 'n lineêre kragbron is 'n lineêre reguleerder, wat gewoonlik 'n halfgeleiertoestel is wat as 'n veranderlike weerstand optree. Die uitsetweerstandwaarde verander met die uitsetkragvereiste, wat die uitsetspanning konstant maak. Die spanningsreguleerder werk dus as 'n kragafvoertoestel. Meeste van die tyd versprei dit oortollige krag om die spanning konstant te maak. Daarom moet die spanningsreguleerder groot heatsinks hê. As gevolg hiervan word die lineêre kragbronne baie swaarder. Verder, as gevolg van kragdissipasie deur die spanningsreguleerder as hitte, daal die doeltreffendheid van 'n lineêre kragtoevoer soveel as ongeveer 60%.
Lineêre kragbronne produseer egter nie elektriese geraas op die uitsetspanning nie. Dit verskaf isolasie tussen die uitset en inset as gevolg van die transformator. Daarom word lineêre kragbronne gebruik vir hoëfrekwensietoepassings soos radiofrekwensietoestelle, oudiotoepassings, laboratoriumtoetse wat geraasvrye toevoer vereis, seinverwerking en versterkers.
Figuur 01: Kragtoevoer met 'n lineêre spanningreguleerder
Wat is SMPS?
SMPS (geskakelde-modus kragtoevoer) werk op 'n skakeltransistortoestel. Aanvanklik word die WS-inset omgeskakel na GS-spanning deur 'n gelykrigter, sonder om die spanning te verminder, anders as in 'n lineêre kragbron. Dan ondergaan die GS-spanning 'n hoëfrekwensie-skakeling, tipies deur 'n MOSFET-transistor. Dit wil sê, die spanning deur die MOSFET word aan- en afgeskakel deur MOSFET-heksein, gewoonlik 'n pulswydte-gemoduleerde sein van ongeveer 50 kHz (chopper/omskakelaarblok). Na hierdie kapbewerking word die golfvorm 'n gepulseerde GS-sein. Daarna word 'n aftraptransformator gebruik om die spanning van die hoëfrekwensie gepulseerde GS-sein tot die verlangde vlak te verminder. Laastens word 'n uitsetgelykrigter en 'n filter gebruik om die uitset-GS-spanning terug te maak.
Figuur 02: Blokdiagram van 'n SMPS
Die spanningsregulering in SMPS word gedoen via 'n terugvoerkring wat die uitsetspanning monitor. As die kragvereiste van die las hoog is, is die uitsetspanning geneig om te verhoog. Hierdie inkrement word deur die reguleerder-terugvoerkring bespeur en word gebruik om die aan-tot-af-verhouding van die PWM-sein te beheer. Dus verander die gemiddelde seinspanning. Gevolglik word die uitsetspanning beheer om konstant te hou.
Die afstaptransformator wat in die SMPS gebruik word, werk teen 'n hoëfrekwensie; dus is die volume en gewig van die transformator baie minder as dié van 'n lineêre kragbron. Dit word 'n groot rede vir 'n SMPS om baie kleiner en ligter as sy lineêre tipe eweknie te wees. Boonop word die spanningsregulering gedoen sonder om oortollige krag as Ohmiese verlies of hitte te versprei. Die doeltreffendheid van die SMPS word so hoog as 85-90%.
Terselfdertyd genereer 'n SMPS hoëfrekwensie geraas as gevolg van die skakelwerking van die MOSFET. Hierdie geraas kan in die uitsetspanning weerspieël word; in sommige gevorderde en duur modelle word hierdie uitsetgeraas egter tot 'n mate versag. Verder skep die skakeling ook elektromagnetiese en radiofrekwensie-interferensie. Dit is dus nodig om RF-afskerming en EMI-filters in SMPS'e te gebruik. Daarom is SMPS nie geskikte klank- en radiofrekwensietoepassings nie. Minder geraas-sensitiewe toerusting soos selfoonlaaiers, GS-motors, hoëkragtoepassings, ens. kan met SMPS'e gebruik word. Dit is ligter en kleiner ontwerp maak dit gerieflik om ook as draagbare toestelle gebruik te word.
Wat is die verskil tussen SMPS en lineêre kragtoevoer?
SMPS vs lineêre kragtoevoer |
|
| SMPS stel die hoofstroom-wisselstroom direk reg sonder om die spanning te verminder. Dan word die omgeskakelde GS in hoëfrekwensie omgeskakel vir 'n kleiner transformator om dit tot die verlangde spanningsvlak te verminder. Laastens word die hoëfrekwensie WS-sein na die GS-uitsetspanning reggestel. | Lineêre kragtoevoer verminder die spanning tot die verlangde waarde aan die begin deur 'n groter transformator. Daarna word die AC reggestel en gefiltreer om die uitset-GS-spanning te maak. |
| Voltage Regulation | |
| Spanningsregulering word gedoen deur die skakelfrekwensie te beheer. Die uitsetspanning word deur die terugvoerkring gemonitor en die variasie van spanning word vir die frekwensiebeheer gebruik. | Die gelykgerigte en gefiltreerde GS-spanning word aan 'n uitsetweerstand van 'n spanningsverdeler onderwerp om die uitsetspanning te maak. Hierdie weerstand is beheerbaar deur 'n terugvoerkring wat die uitsetspanningvariasie monitor. |
| Doeltreffendheid | |
| Die hitte-opwekking in SMPS is betreklik laag aangesien die skakeltransistor in die afsny- en hongerstreke werk. Die klein grootte van die uitsettransformator maak ook die hitteverlies klein. Daarom is die doeltreffendheid hoër (85-90%). | Die oortollige krag word as hitte versprei om die spanning konstant te maak in 'n lineêre kragbron. Boonop is die insettransformator baie groter; dus is transformatorverliese hoër. Daarom is die doeltreffendheid van 'n lineêre kragtoevoer so laag as 60%. |
| Bou | |
| Transformatorgrootte van 'n SMPS hoef nie groot te wees nie, aangesien dit in hoëfrekwensie werk. Daarom sal die gewig van die transformator ook minder wees. As gevolg hiervan is die grootte, sowel as die gewig van 'n SMPS baie laer as 'n lineêre kragbron. | Lineêre kragtoevoer is baie groter aangesien die insettransformator groot moet wees as gevolg van die lae frekwensie waarop dit werk. Aangesien meer hitte in 'n spanningsreguleerder opgewek word, moet hittesink ook gebruik word. |
| geraas en spanningsvervormings | |
| SMPS genereer 'n hoëfrekwensie geraas as gevolg van skakeling. Dit gaan oor na die uitsetspanning, sowel as soms na die hooftoevoer. Harmoniese vervorming in hoofkrag kan ook moontlik wees in SMPS'e. | Lineêre kragbronne produseer nie geraas in die uitsetspanning nie. Harmoniese vervorming is baie minder as dié van SMPS'e. |
| Aansoeke | |
| SMPS kan as draagbare toestelle gebruik word as gevolg van die klein gebou. Maar aangesien dit 'n hoëfrekwensie geraas genereer, kan SMPS'e nie vir geraassensitiewe toepassings soos RF- en oudiotoepassings gebruik word nie. | Lineêre kragbronne is baie groter en kan nie vir draagbare toestelle gebruik word nie. Aangesien hulle nie geraas genereer nie en die uitsetspanning ook skoon is, word hulle vir meeste van die elektriese en elektroniese toetse in laboratoriums gebruik. |
Opsomming – SMPS vs lineêre kragtoevoer
SMPS en Lineêre kragbronne is twee tipes GS-kragbronne wat gebruik word. Die belangrikste verskil tussen SMPS en lineêre kragtoevoer is die topologieë wat gebruik word vir spanningregulering en spanningsafname. Terwyl die lineêre kragtoevoer WS aan die begin omskakel na lae spanning, stel SMPS eers die hoof WS reg en filtreer en skakel dan oor na 'n hoëfrekwensie WS voordat dit aftree. Aangesien die transformator se gewig en grootte toeneem soos die bedryfsfrekwensie afneem, is die lineêre kragbronne se insettransformator baie swaarder en groter anders as in die SMPS. Daarby, aangesien die spanningsregulering met hitte-afvoer deur weerstande gedoen word, moet lineêre kragtoevoer hitte-sinks hê wat hulle selfs swaarder maak. Die reguleerder van SMPS'e beheer die skakelfrekwensie om die uitsetspanning te beheer. Daarom is SMPS kleiner in grootte en ligter in gewig. Aangesien die hitte-opwekking in SMPS laer is, is hul doeltreffendheid ook hoër.
Laai PDF-weergawe van SMPS vs lineêre kragtoevoer af
Jy kan die PDF-weergawe van hierdie artikel aflaai en dit vir vanlyn doeleindes gebruik soos per aanhalingsnotas. Laai asseblief PDF-weergawe hier af Verskil tussen SMPS en lineêre kragtoevoer.
