Sự khác biệt giữa SMPS và cung cấp năng lượng tuyến tính
Share
Sự khác biệt chính - SMPS so với cung cấp năng lượng tuyến tính
Hầu hết các thiết bị điện và điện tử đều yêu cầu điện áp DC để hoạt động. Các thiết bị này, đặc biệt là các thiết bị điện tử có mạch tích hợp, cần được cung cấp điện áp DC đáng tin cậy, không bị biến dạng để chúng hoạt động mà không gặp trục trặc hoặc cháy. Mục đích của nguồn cung cấp DC là cung cấp điện áp DC sạch cho các thiết bị này. Bộ nguồn DC được phân loại thành chế độ tuyến tính và chuyển đổi, là các cấu trúc liên quan để làm cho nguồn cung cấp điện AC thành DC trơn tru. Cung cấp điện tuyến tính sử dụng một máy biến áp để trực tiếp hạ điện áp nguồn AC xuống mức mong muốn trong khi SMPS chuyển đổi AC thành DC bằng thiết bị chuyển mạch giúp lấy giá trị trung bình của mức điện áp mong muốn. Đây là điểm khác biệt chính giữa SMPS và nguồn điện tuyến tính.
NỘI DUNG
1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. Cung cấp năng lượng tuyến tính là gì
3. SMPS là gì
4. So sánh cạnh nhau - SMPS và cung cấp năng lượng tuyến tính ở dạng bảng
5. Tóm tắt
Cung cấp năng lượng tuyến tính là gì?
Trong một nguồn cung cấp điện tuyến tính, điện áp xoay chiều chính được chuyển đổi thành điện áp thấp hơn trực tiếp bằng một biến áp bước xuống. Máy biến áp này phải xử lý một công suất lớn vì nó hoạt động ở tần số nguồn AC 50 / 60Hz. Do đó, máy biến áp này cồng kềnh và lớn, làm cho nguồn điện nặng và lớn.
Điện áp giảm sau đó được chỉnh lưu và lọc để lấy điện áp DC cần thiết cho đầu ra. Vì điện áp ở mức này có thể thay đổi tùy thuộc vào độ méo của điện áp đầu vào, nên việc điều chỉnh điện áp được thực hiện trước đầu ra. Bộ điều chỉnh điện áp trong nguồn cung cấp điện tuyến tính là bộ điều chỉnh tuyến tính, thường là một thiết bị bán dẫn hoạt động như một điện trở thay đổi. Giá trị điện trở đầu ra thay đổi theo yêu cầu công suất đầu ra, làm cho điện áp đầu ra không đổi. Do đó, bộ điều chỉnh điện áp hoạt động như một thiết bị tiêu tán năng lượng. Hầu hết thời gian, nó tiêu tan năng lượng dư thừa để làm cho điện áp không đổi. Do đó, bộ điều chỉnh điện áp nên có tản nhiệt lớn. Kết quả là, các nguồn cung cấp năng lượng tuyến tính trở nên nặng hơn nhiều. Hơn nữa, do sự tiêu hao năng lượng của bộ điều chỉnh điện áp dưới dạng nhiệt, hiệu suất của nguồn cung cấp điện tuyến tính giảm khoảng 60%.
Tuy nhiên, nguồn cung cấp năng lượng tuyến tính không tạo ra nhiễu điện trên điện áp đầu ra. Nó cung cấp sự cách ly giữa đầu ra và đầu vào vì máy biến áp. Do đó, nguồn cung cấp năng lượng tuyến tính được sử dụng cho các ứng dụng tần số cao như thiết bị tần số vô tuyến, ứng dụng âm thanh, thử nghiệm trong phòng thí nghiệm yêu cầu cung cấp tiếng ồn, xử lý tín hiệu và bộ khuếch đại.
Hình 01: Bộ nguồn với bộ ổn áp tuyến tính
SMPS là gì?
SMPS (Cung cấp điện áp chuyển mạch) hoạt động trên một thiết bị bóng bán dẫn chuyển đổi. Lúc đầu, đầu vào AC được chuyển đổi thành điện áp DC bằng bộ chỉnh lưu, mà không làm giảm điện áp, không giống như trong nguồn cung cấp điện tuyến tính. Sau đó, điện áp DC trải qua một chuyển đổi tần số cao, thường là bởi một bóng bán dẫn MOSFET. Nghĩa là, điện áp thông qua MOSFET được bật và tắt bằng tín hiệu Cổng MOSFET, thường là tín hiệu điều chế độ rộng xung khoảng 50 kHz (khối chopper / biến tần). Sau hoạt động băm nhỏ này, dạng sóng trở thành tín hiệu xung DC. Sau đó, một máy biến áp bước xuống được sử dụng để giảm điện áp của tín hiệu DC xung tần số cao đến mức mong muốn. Cuối cùng, bộ chỉnh lưu đầu ra và bộ lọc được sử dụng để lấy lại điện áp DC đầu ra.
Hình 02: Sơ đồ khối của SMPS
Việc điều chỉnh điện áp trong SMPS được thực hiện thông qua mạch phản hồi theo dõi điện áp đầu ra. Nếu yêu cầu công suất của tải cao, điện áp đầu ra có xu hướng tăng. Sự gia tăng này được phát hiện bởi mạch phản hồi bộ điều chỉnh và được sử dụng để điều khiển tỷ lệ bật-tắt của tín hiệu PWM. Do đó, điện áp tín hiệu trung bình thay đổi. Kết quả là, điện áp đầu ra được điều khiển để giữ không đổi.
Máy biến áp bước xuống được sử dụng trong SMPS hoạt động ở tần số cao; do đó, khối lượng và trọng lượng của máy biến áp ít hơn nhiều so với nguồn cung cấp điện tuyến tính. Điều này trở thành một lý do chính cho SMPS nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều so với đối tác loại tuyến tính của nó. Hơn nữa, việc điều chỉnh điện áp được thực hiện mà không làm tiêu hao năng lượng dư thừa như mất Ohmic hoặc nhiệt. Hiệu quả của SMPS lên tới 85-90%.
Đồng thời, SMPS tạo ra nhiễu tần số cao do hoạt động chuyển mạch của MOSFET. Tiếng ồn này có thể được phản ánh trong điện áp đầu ra; tuy nhiên, trong một số mô hình tiên tiến và đắt tiền, tiếng ồn đầu ra này được giảm thiểu ở một mức độ nào đó. Hơn nữa, việc chuyển đổi tạo ra nhiễu điện từ và tần số vô tuyến là tốt. Do đó, cần phải sử dụng các bộ lọc che chắn RF và EMI trong SMPS. Do đó, SMPS không phải là ứng dụng âm thanh và tần số radio phù hợp. Các thiết bị ít gây tiếng ồn như bộ sạc điện thoại di động, động cơ DC, ứng dụng công suất cao, v.v ... có thể được sử dụng với SMPS. Thiết kế nhẹ hơn và nhỏ hơn giúp thuận tiện khi sử dụng làm thiết bị di động..
Sự khác biệt giữa SMPS và cung cấp năng lượng tuyến tính là gì?
SMPS vs Cung cấp năng lượng tuyến tính | |
| SMPS trực tiếp điều chỉnh nguồn điện xoay chiều mà không làm giảm điện áp. Sau đó, DC được chuyển đổi được chuyển đổi ở tần số cao cho một máy biến áp nhỏ hơn để giảm nó xuống mức điện áp mong muốn. Cuối cùng, tín hiệu AC tần số cao được chỉnh lưu thành điện áp đầu ra DC. | Cung cấp năng lượng tuyến tính làm giảm điện áp đến giá trị mong muốn lúc đầu bằng một máy biến áp lớn hơn. Sau đó, AC được chỉnh lưu và lọc để tạo ra điện áp DC đầu ra. |
| Điều chỉnh điện áp | |
| Điều chỉnh điện áp được thực hiện bằng cách kiểm soát tần số chuyển đổi. Điện áp đầu ra được theo dõi bởi mạch phản hồi và sự thay đổi của điện áp được sử dụng cho điều khiển tần số. | Điện áp DC được chỉnh lưu và được lọc phải chịu điện trở đầu ra của bộ chia điện áp để tạo ra điện áp đầu ra. Điện trở này được điều khiển bởi một mạch phản hồi theo dõi sự thay đổi điện áp đầu ra. |
| Hiệu quả | |
| Sự sinh nhiệt trong SMPS tương đối thấp do bóng bán dẫn chuyển đổi hoạt động ở các khu vực bị cắt và đói. Kích thước nhỏ của máy biến áp đầu ra cũng làm cho tổn thất nhiệt nhỏ. Do đó, hiệu quả cao hơn (85-90%). | Công suất dư thừa được tiêu tan dưới dạng nhiệt để làm cho điện áp không đổi trong một nguồn cung cấp điện tuyến tính. Hơn nữa, máy biến áp đầu vào cồng kềnh hơn nhiều; do đó, tổn thất máy biến áp cao hơn. Do đó, hiệu quả của việc cung cấp năng lượng tuyến tính thấp tới 60%. |
| Xây dựng | |
| Kích thước máy biến áp của SMPS không cần phải lớn vì nó hoạt động ở tần số cao. Do đó, trọng lượng của máy biến áp cũng sẽ ít hơn. Kết quả là, kích thước, cũng như trọng lượng của SMPS thấp hơn nhiều so với nguồn cung cấp năng lượng tuyến tính. | Bộ nguồn tuyến tính cồng kềnh hơn nhiều do máy biến áp đầu vào phải lớn do tần số thấp hoạt động. Khi nhiều nhiệt được tạo ra trong một bộ điều chỉnh điện áp, tản nhiệt cũng nên được sử dụng. |
| Biến dạng tiếng ồn và điện áp | |
| SMPS tạo ra tiếng ồn tần số cao do chuyển đổi. Điều này chuyển vào điện áp đầu ra, cũng như đôi khi vào nguồn điện chính. Biến dạng sóng hài trong nguồn điện chính cũng có thể xảy ra trong SMPS. | Nguồn cung cấp điện tuyến tính không tạo ra tiếng ồn trong điện áp đầu ra. Biến dạng sóng hài ít hơn nhiều so với SMPS. |
| Các ứng dụng | |
| SMPS có thể được sử dụng làm thiết bị di động do bản dựng nhỏ. Nhưng vì nó tạo ra tiếng ồn tần số cao, SMPS không thể được sử dụng cho các ứng dụng nhạy với tiếng ồn như RF và các ứng dụng âm thanh. | Bộ nguồn tuyến tính lớn hơn nhiều và không thể sử dụng cho các thiết bị cầm tay. Vì chúng không tạo ra tiếng ồn và điện áp đầu ra cũng sạch, nên chúng được sử dụng cho hầu hết các thử nghiệm điện và điện tử trong phòng thí nghiệm. |
Tóm tắt - SMPS vs Cung cấp năng lượng tuyến tính
SMPS và Bộ nguồn tuyến tính là hai loại bộ nguồn DC đang sử dụng. Sự khác biệt chính giữa SMPS và cung cấp năng lượng tuyến tính là các cấu trúc liên kết được sử dụng để điều chỉnh điện áp và giảm điện áp. Trong khi nguồn cung cấp năng lượng tuyến tính chuyển đổi AC thành điện áp thấp lúc đầu, SMPS trước tiên sẽ chỉnh lưu và lọc AC chính và sau đó chuyển sang AC tần số cao trước khi bước xuống. Do trọng lượng và kích thước của máy biến áp tăng khi tần số hoạt động giảm, máy biến áp đầu vào của nguồn điện tuyến tính nặng hơn và lớn hơn không giống như trong SMPS. Ngoài ra, do việc điều chỉnh điện áp được thực hiện với tản nhiệt thông qua các điện trở, nguồn cung cấp năng lượng tuyến tính nên có các bộ tản nhiệt làm cho chúng thậm chí nặng hơn. Bộ điều chỉnh của SMPS điều khiển tần số chuyển mạch để điều khiển điện áp đầu ra. Do đó, SMPS có kích thước nhỏ hơn và trọng lượng nhẹ hơn. Vì sự sinh nhiệt trong SMPS thấp hơn, hiệu quả của chúng cũng cao hơn.
Tải xuống phiên bản PDF của SMPS so với cung cấp năng lượng tuyến tính
Bạn có thể tải xuống phiên bản PDF của bài viết này và sử dụng nó cho mục đích ngoại tuyến theo ghi chú trích dẫn. Vui lòng tải xuống phiên bản PDF tại đây Sự khác biệt giữa SMPS và Nguồn cung cấp tuyến tính.
Tài liệu tham khảo:
1. Cung cấp và điều tiết năng lượng tuyến tính. Tin tức công nghệ sửa chữa và điện tử. N.p., n.d. Web. Có sẵn ở đây. 14 tháng 6 năm 2017.
2. Cung cấp năng lượng chuyển đổi chế độ. Wikipedia. Wikimedia Foundation, 17 tháng 5 năm 2017. Web. Có sẵn ở đây. 14 tháng 6 năm 2017.
Hình ảnh lịch sự:
1. Cung cấp năng lượng với bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính Điều chỉnh bởi CLI - Công việc riêng, Miền công cộng) qua Commons Wikimedia
2. Sơ đồ khối SMPS Bản đồ bằng IE tại Tiếng Anh Wikipedia - Được chuyển từ en.wikipedia sang Commons bởi Dcirovic., Miền công cộng) qua Commons Wikimedia
