淺析線性電源與開關電源現(xiàn)狀與市場需求

開關電源主要的原材料是變壓器、功率器件、電感器、電抗器等。開關電源屬于電子工業(yè)的基礎產(chǎn)品，下游涉及國民經(jīng)濟眾多領域，包括電信、郵政、銀行、證券、鐵路、民航、稅務、工商、石油、海運、航空航天、軍隊等。

目前，開關電源行業(yè)已形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈，上游國際主流元器件供應商控制了開關電源IC芯片的制造技術，中游電源制造商根據(jù)其掌握的不同水平的電源制造專業(yè)技術和生產(chǎn)能力為下游客戶提供不同技術水平、類型的電源產(chǎn)品。開關電源行業(yè)下游為工業(yè)自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫(yī)療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈袋，電腦機箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領域。

我國電源開關在發(fā)展的過程中呈現(xiàn)出小型化、薄型化、輕量化、高頻化趨勢。因為，隨著電源開關應用領域的不斷拓展，用戶對開關電源便攜性要求越來越高。而在一定范圍內(nèi)，開關頻率的提高，不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸，而且還能夠抑制干擾，改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，因此小型化、薄型化、輕量化、高頻化將是開關電源的主要發(fā)展方向。

開關電源模塊是新一代的開關電源產(chǎn)品，主要應用于民用、工業(yè)和軍用等眾多領域，包括交換設備、接入設備、移動通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領域和汽車電子、航空航天等。由于采用模塊組建電源系統(tǒng)具有設計周期短、可靠性高、系統(tǒng)升級容易等特點，模塊電源的應用越來越廣泛。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣，模塊電源發(fā)展十分迅速。

開關電源的控制芯片的品種也十分多，主要分為電流控制型與電壓控制型兩大類。電壓控制型只對輸出電壓采樣，作為反應信號停止閉環(huán)控制，采用PWM技術調(diào)理輸出電壓，從控制理論的角度看，這是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。電流控制型是在電壓控制型的根底上，增加一個電流負反應環(huán)節(jié)，使其成為雙環(huán)控制系統(tǒng)，從而進步了電源的性能。

產(chǎn)品分類上看，大致可分為AD/DC，DC/DC兩大類。多年來產(chǎn)品應用的技術開展，形成業(yè)界對DC/DC電源的認識構成了一定的誤區(qū)，以為DC/DC難做，AC/DC易做。

雖然如此，AC/DC與DC/DC還是存在很大的差異，從產(chǎn)品設計，器件選擇請求，牢靠性目的完成等方面來看：AC/DC遠比DC/DC復雜，難做，這是多年從事AC/DC電源研發(fā)，消費的深切領會。

開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調(diào)制控制IC和MOSFET構成。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關電源芯片以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。接下來小編為大家普及一下開關電源芯片使用時注意的事項：1）使用電源芯片前，先確定輸入輸出電壓規(guī)格與所用電源的標稱值是否相符；

2）通電之前，檢查輸入輸出的引線是否連接正確，以免損壞用戶設備；3）檢查安裝是否牢固，安裝螺絲與電源板器件有無接觸，測量外殼與輸入、輸出的絕緣電阻，以免觸電；4）為保證使用的安全性和減少干擾，請確保接地端可靠接地；5）多路輸出的電源一般分主、輔輸出，主輸出特性優(yōu)于輔輸出，一般情況下輸出電流大的為主輸出。為保證輸出負載調(diào)整率和輸出動態(tài)等指標，一般要求每路至少帶10%的負載。若用輔路不用主路，主路一定加適當?shù)募儇撦d。具體參見相應型號的規(guī)格書；6）請注意:電源頻繁開關將會影響其壽命；7）工作環(huán)境及帶載程度也會影響其壽命。

盡管如此。工程師都知道盡管現(xiàn)在開關電源應用突飛猛進，通時線性電源的也是勝點突出！

都是直流電按要求不同使用不同,線性電源最好他輸出的是線性直流電,可以用在要求高的場合,開關電源次之,他是由很高的開關速度的變壓器和開關管,特點是重量小,容量大,輸出質(zhì)量高,相控電原用在要求不高,電流特大的場合

首先從輸入端比照來看，AC/DC遠比DC/DC要難做。AC/DC由于直接連到公網(wǎng)，眾所周知公網(wǎng)情況是十分復雜的，有的市電直接為小水電，晚上可高達350VAC以上；有的接錯相線直接電壓就為380VAC，低壓也能夠到達130伏以下。再加上公網(wǎng)銜接有許許多多輸入特性不同的設備，有理性負載，有容性負載，電網(wǎng)上有很多尖峰雜訊，和屢次諧波成份，雷雨天氣的感應雷等等各種要素的綜合影響使得公網(wǎng)愈加復雜。而DC/DC的輸入電壓普通來自整流器或者蓄電池，常用的電壓有12V/24V/48V/60V等4種，整流器就是AC/DC，曾經(jīng)經(jīng)過一次隔離。

其次從器件選擇，牢靠性目的達成上看，AC/DC設計比DC/DC難做。從上面的描繪來看，AC/DC直接面臨高壓，輸入端器件的選擇，特別是功率MOSFET，電壓越高，導通壓降和開關損耗越大，電源的熱設計越難滿足，其它二極管，三極管同樣也存在這樣的問題，高壓難選，低壓好選。同時AC/DC電源需求契合的安規(guī)等級遠比DC/DC高。從電路構造來看AC/DC普通要兩級變換，而DC/DC只需一級變換即可，而且DC/DC運用的主功率變換電路相比之下也是擬簡單。

線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)熱量大，效率低（35%左右），需要加體積龐大的散熱片，而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當要制作多組電壓輸出時變壓器會更龐大。

開關電源的調(diào)整管工作在飽和和截至狀態(tài)，因而發(fā)熱量小，效率高（75％以上）而且省掉了大體積的變壓器。但開關電源輸出的直流上面會疊加較大的紋波（50mV at 5V outputtypical），在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善，另外由于開關管工作是會產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連磁珠加以改善。相對而言線性電源就沒有以上缺陷，它的紋波可以做的很?。?mV以下）。

對于電源效率和安裝體積有要求的地方用開關電源為佳，對于電磁干擾和電源純凈性有要求的地方（例如電容漏電檢測）多選用線性電源。另外當電路中需要作隔離的時候現(xiàn)在多數(shù)用DC－DC來做對隔離部分供電（DC-DC從其工作原理上來說就是開關電源）。還有，開關電源中用到的高頻變壓器可能繞制起來比較麻煩

開關電源和線性電源在內(nèi)部結構上是完全不一樣的，開關電源顧名思義有開關動作，它利用變占空比或變頻的方法實現(xiàn)不同的電壓，實現(xiàn)較為復雜，最大的優(yōu)點是高效率，一般在90％以上，缺點是文波和開關噪聲較大，適用于對文波和噪聲要求不高的場合；而線性電源沒有開關動作，屬于連續(xù)模擬控制，內(nèi)部結構相對簡單，芯片面積也較小，成本較低，優(yōu)點是成本低，文波噪聲小，最大的缺點是效率低。它們各有有缺點在應用上互補共存！

開關電源的原理：

開關電源主要包括輸入電網(wǎng)濾波器、輸入整流濾波器、逆變器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路。它們的功能是：

1、輸入電網(wǎng)濾波器：消除來自電網(wǎng)，如電動機的啟動、電器的開關、雷擊等產(chǎn)生的干擾，同時也防止開關電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴散。

2、輸入整流濾波器：將電網(wǎng)輸入電壓進行整流濾波，為變換器提供直流電壓。

3、逆變器：是開關電源的關鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起到將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。

4、輸出整流濾波器：將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓，同時還防止高頻噪聲對負載的干擾。

5、控制電路：檢測輸出直流電壓，并將其與基準電壓比較，進行放大。調(diào)制振蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。

6、保護電路：當開關電源發(fā)生過電壓、過電流短路時，保護電路使開關電源停止工作以保護負載和電源本身。

開關電源是將交流電先整流成直流電，在將直流逆變成交流電，在整流輸出成所需要的直流電壓。這樣開關電源省去下線性電源中的變壓器，以及電壓反饋電路。而開關電源中的逆變電路完全是數(shù)字調(diào)整，同樣能達到非常高的調(diào)整精度。

開關電源的主要優(yōu)點：

體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源的20～30%）、效率高（一般為60～70%，而線性電源只有30～40%）、自身抗干擾性強、輸出電壓范圍寬、模塊化。

開關電源的主要缺點：

由于逆變電路中會產(chǎn)生高頻電壓，對周圍設備有一定的干擾。需要良好的屏蔽及接地

開關變壓器次級感應出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負載;

4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩(wěn)定輸出的目的.

交流電源輸入時一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西,過濾掉電網(wǎng)上的干擾,同時也過濾掉電源對電網(wǎng)的干擾;在功率相同時,開關頻率越高,開關變壓器的體積就越小,但對開關管的要求就越高;開關變壓器的次級可以有多個繞組或一個繞組有多個抽頭,以得到需要的輸出;一般還應該增加一些保護電路,比如空載、短路等保護,否則可能會燒毀開關電源。

維修技巧

開關電源的維修可分為兩步進行：

1，斷電情況下，“看、聞、問、量”

看：打開電源的外殼，檢查保險絲是否熔斷，再觀察電源的內(nèi)部情況，如果發(fā)現(xiàn)電源的PCB板上有燒焦處或元件破裂，則應重點檢查此處元件及相關電路元件。

聞：聞一下電源內(nèi)部是否有糊味，檢查是否有燒焦的元器件。

問：問一下電源損壞的經(jīng)過，是否對電源進行違規(guī)操作。

量：沒通電前，用萬用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關電源不起振或開關管開路引起的故障，則大多數(shù)情況下，高壓濾波電容兩端的電壓未泄放悼，此電壓有300多伏，需小心。用萬用表測量AC電源線兩端的正反向電阻及電容器充電情況，電阻值不應過低，否則電源內(nèi)部可能存在短路。電容器應能充放電。脫開負載，分別測量各組輸出端的對地電阻，正常時，表針應有電容器充放電擺動，最后指示的應為該路的泄放電阻的阻值。

2，加電檢測

通電后觀察電源是否有燒保險及個別元件冒煙等現(xiàn)象，若有要及時切斷供電進行檢修。

測量高壓濾波電容兩端有無300伏輸出，若無應重點查整流二極管、濾波電容等。

測量高頻變壓器次級線圈有無輸出，若無應重點查開關管是否損壞，是否起振，保護電路是否動作等，若有則應重點檢查各輸出側的整流二極管、濾波電容、三通穩(wěn)壓管等。

如果電源啟動一下就停止，則該電源處于保護狀態(tài)下，可直接測量PWM芯片保護輸入腳的電壓，如果電壓超出規(guī)定值，則說明電源處于保護狀態(tài)下，應重點檢查產(chǎn)生保護的原因。