線性電源有什么優(yōu)缺點(diǎn)嗎？

線性調(diào)整器又稱為串聯(lián)型調(diào)整器。

他的特點(diǎn)就是能從交流的輸入電壓獲得一個可調(diào)整的直流輸出電壓，輸入交流是一個變化的電壓主要是通過一個整流濾波后得到一個直流電壓然后再經(jīng)過線性調(diào)整得到一個穩(wěn)定的直流。

線性調(diào)整是通過整流后的電壓與輸出之間串聯(lián)晶體管來實(shí)現(xiàn)的，而且這種串聯(lián)晶體管工作在電壓電流特性曲線的放大區(qū)域，其工作特性類似與可變電阻，調(diào)整管上面實(shí)際承受了被降低的多余的或過剩的那部分電壓。這一個電壓是隨輸入或輸出的變化而變化的，這也就是為什么晶體管可以等效為是一個可變電阻。

如需要做一個不隔離的線性電源可以通過整流濾波然后再通過調(diào)整管來實(shí)現(xiàn)，如上面的圖，這里面調(diào)整管的壓降就是Va-Vo，為了保證我們的Vo可以得到一個穩(wěn)定的電壓，就需要考慮輸入電壓的變化范圍，Va的電壓在最低的時候都要保證Va＞VO，如果我們的輸入電壓是220V±20%，那么我們的輸入范圍最低是AC176V，整流后電容上面可以得到一個峰值電壓，但是輸入電容上面會有一個紋波電壓，這是我們需要考慮的，如果輸入電容上面的紋波電壓是50V，那么最小的輸入電壓是176*1.414-50=198V，這也就是說輸出電壓Vo是不能＞198V，設(shè)計的時候就需要考慮了，假設(shè)輸出電壓是180V，如果輸入電壓要是在AC264V，那么調(diào)整管上面的最大壓差就是264*1.414-180=193V，如果輸出負(fù)載電流是I，在最大輸入電壓的時候，效率就是180*I/（264*1.414*I）*100%=48%，效率是比較低的，如果輸出電壓小于180V，效率會更低。為了解決比較低的輸出電壓，我們可以通過一個工頻變壓器來實(shí)現(xiàn)變壓。如下面的圖，通過變壓器的匝比來實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。

從上面的圖我們可以看到我們的輸出電壓是靠一個低頻的變壓器把輸入的交流電壓變壓后再通過二極管整流，這里用了半波整流，也可以用全波整流或者整流橋整流都是可以的，然后可以得到一個隨輸入電壓變化的直流輸出電壓Va。那么我們的輸出電壓Vo需要一個穩(wěn)定的直流。

輸出電壓一定要小于整流后Va的最小電壓，那么Va電壓是隨輸入電壓變化而變化的，一般我們的交流輸入電壓AC220V有±20%變化的，那么我的變壓器次級整流后的電壓也是有一個±20%，當(dāng)輸入電壓在最高的時候，Va點(diǎn)的電壓也是最高，而我們的輸出電壓是不變的，那么我們的調(diào)整管的電壓就是Va-Vo，Vo電壓是小于最小Va電壓，那么Vamin》Vo，從上面的公式里面我可以看到輸入最大的時候整機(jī)效率要＜66%，這里還沒有計算變壓器的效率，從整體來看的話效率是比較低的。因?yàn)檩敵雠c調(diào)整管是串聯(lián)，隨輸出電流的增大，調(diào)整管上面的損耗就增大。

從上面的兩個圖來看，我的線性電源效率是非常低的，但是它有自身的優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對簡單，沒有高頻的開關(guān)整流器，設(shè)計電路簡單，輸出紋波小，高頻干擾小，沒有開關(guān)電源前面的EMI電路，整體電路簡單，簡單的電路帶來最大的好處是便于維修，疊加在輸出直流的紋波電壓非常的小，也就是說輸出的直流純度非常的高，這也正是直流電源的重要標(biāo)志。所以有要求紋波精度比較小的地方還是在用線性電源。

缺點(diǎn)：因?yàn)闆]有高頻的開關(guān)整流器，變壓器工作在50Hz的工頻下，頻率比較低，變壓每個周期里面需要提供的能量比較多，導(dǎo)致變壓器的就需要非常的大，輸出的濾波電容也比較大，效率比較低，整個損耗基本都在輸出調(diào)整管上，因?yàn)檎{(diào)整管是工作在線性區(qū)域的，調(diào)整管上面有一定的壓降，隨輸出電流的增加，調(diào)整管上面的損耗也增加，調(diào)整管上面消耗功率非常的大，所以調(diào)整管上需要加很大的散熱器。整個電源的體積非常大，并且非常笨重，不利于便攜。

在電子產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的過程中，線性電源將逐步被高速的開關(guān)電源所取代。

但是現(xiàn)在有很多低成本的LED室內(nèi)燈都在用線性電源來做。其原理與我們的第一個不隔離的圖一樣，只是負(fù)載是燈珠。

文章來源：姜維老師

圖片來源：張飛實(shí)戰(zhàn)電子

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