Unterschied zwischen SMPS und linearem Netzteil
Schlüsselunterschied - SMPS gegen lineare Stromversorgung
Die meisten elektronischen und elektrischen Geräte erfordern eine DC -Spannung, um zu funktionieren. Diese Geräte, insbesondere elektronische Geräte mit integrierten Schaltkreisen, sollten mit einer zuverlässigen, verzerrungslosen Gleichspannung geliefert werden, damit sie ohne Fehlfunktion oder Verbrennung arbeiten können. Der Zweck einer Gleichstromversorgung besteht darin, diesen Geräten eine saubere Gleichspannung zu liefern. DC-Stromversorgungen werden in linearer und geschalteter Mode eingeteilt, was die Topologien sind, die zur Versorgung von Wechselstromnetzwerken zu glattem DC werden. Lineare Stromversorgung verwendet einen Transformator, um die Wechselstrom-Netzspannung direkt in einen gewünschten Niveau zu vertiefen während SMPS wandelt Wechselstrom mit einem Schaltgerät in DC um. Dies ist der Hauptunterschied zwischen SMPS und linearem Stromversorgung.
INHALT
1. Überblick und wichtiger Unterschied
2. Was ist lineare Stromversorgung
3. Was ist SMPS
4. Seite an Seite Vergleich - SMPS vs linearer Stromversorgung in tabellarischer Form
5. Zusammenfassung
Was ist eine lineare Stromversorgung??
In einer linearen Stromversorgung wird die Wechselspannung der Netzspannung direkt durch einen Step-Down-Transformator in eine niedrigere Spannung umgewandelt. Dieser Transformator muss mit einer großen Leistung umgehen, da er an der Wechselstromfrequenz 50/60 Hz arbeitet. Daher ist dieser Transformator sperrig und groß, wodurch die Stromversorgung schwer und groß ist.
Die abgeschaltete Spannung wird dann behoben und gefiltert, um die für den Ausgang erforderliche Gleichspannung zu erhalten. Da die Spannung auf dieser Ebene abhängig von den Verzerrungen der Eingangsspannung unterliegt, erfolgt eine Spannungsregelung vor dem Ausgang. Der Spannungsregler in einer linearen Stromversorgung ist ein linearer Regler, der normalerweise ein Halbleitergerät ist, das als variabler Widerstand fungiert. Der Ausgangswiderstandswert ändert sich mit der Ausgangsleistung und macht die Ausgangsspannung konstant. Somit arbeitet der Spannungsregler als leitungsdissibierendes Gerät. Meistens löst es überschüssige Kraft auf, um die Spannung konstant zu machen. Daher sollte der Spannungsregler große Kühlkörper haben. Infolgedessen werden die linearen Stromversorgungen viel schwerer. Darüber hinaus sinkt die Effizienz einer linearen Stromversorgung durch den Spannungsregler als Wärme durch die Stromversorgung durch den Spannungsregler um bis zu 60%.
Lineare Stromversorgungen erzeugen jedoch kein elektrisches Rauschen auf der Ausgangsspannung. Es bietet eine Isolierung zwischen Ausgang und Eingang aufgrund des Transformators. Daher werden lineare Stromversorgungen für Hochfrequenzanwendungen wie Funkfrequenzgeräte, Audioanwendungen, Labortests verwendet.
Abbildung 01: Stromversorgung mit einem linearen Spannungsregler
Was ist SMPS?
SMPS (Stromversorgungsversorgung umgeschaltet) arbeitet auf einem Schalttransistorgerät. Zunächst wird der Wechselstromeingang durch einen Gleichrichter in DC -Spannung umgewandelt, ohne die Spannung zu reduzieren, im Gegensatz zu einer linearen Stromversorgung. Dann wird die DC-Spannung einem Hochfrequenzschalter unterzogen, typischerweise durch einen MOSFET-Transistor. Das heißt, die Spannung durch das MOSFET wird durch das MOSFET-Gate-Signal ein- und ausgeschaltet, normalerweise ein pulsesbreitmoduliertes Signal von etwa 50 kHz (Chopper/Wechselrichterblock). Nach diesem Hackklopfen wird die Wellenform zu einem pulsierten DC-Signal. Danach wird ein Step-Down-Transformator verwendet, um die Spannung des hochfrequenten pulsierten DC-Signals auf das gewünschte Niveau zu reduzieren. Schließlich werden ein Ausgangsrichter und ein Filter verwendet, um die Ausgangs -DC -Spannung zurückzusetzen.
Abbildung 02: Blockendiagramm eines SMPS
Die Spannungsregelung in SMPs erfolgt über eine Rückkopplungsschaltung, die die Ausgangsspannung überwacht. Wenn der Leistungsbedarf der Last hoch ist, neigt die Ausgangsspannung dazu zu. Dieses Inkrement wird vom Regler-Rückkopplungsschaltungskreis erkannt und wird verwendet, um das Ein-zu-Aus-Verhältnis des PWM-Signals zu steuern. Somit ändert sich die durchschnittliche Signalspannung. Infolgedessen wird die Ausgangsspannung gesteuert, um konstant zu bleiben.
Der in der SMPS verwendete Step-Down-Transformator arbeitet mit hoher Frequenz. Somit sind das Volumen und das Gewicht des Transformators viel geringer als die eines linearen Stromversorgung. Dies wird ein Hauptgrund dafür, dass ein SMPS viel kleiner und leichter ist als sein lineares Gegenstück. Darüber hinaus erfolgt die Spannungsregelung, ohne überschüssige Leistung als Ohmic-Verlust oder Wärme abzuleiten. Die Effizienz der SMPs steigt bis zu 85-90%.
Gleichzeitig erzeugt ein SMP. Dieses Rauschen kann in der Ausgangsspannung reflektiert werden. In einigen fortschrittlichen und teuren Modellen wird dieses Ausgangsgeräusch jedoch in gewissem Maße gemindert. Darüber hinaus erzeugt der Schalter auch elektromagnetische und Funkfrequenzstörungen. Daher ist es erforderlich, HF -Schutz- und EMI -Filter in SMPSS zu verwenden. Daher sind SMPs keine geeigneten Audio- und Funkfrequenzanwendungen. Weniger lärmempfindliche Geräte wie Mobiltelefonladegeräte, DC-Motoren, Hochleistungsanwendungen usw. Kann mit SMPSS verwendet werden. Es ist leichter und kleineres Design macht es bequem, auch als tragbare Geräte verwendet zu werden.
Was ist der Unterschied zwischen SMPs und linearem Stromversorgung?
SMPS gegen lineare Stromversorgung | |
| SMPs korrigiert direkt den Netzwerk AC, ohne die Spannung zu verringern. Dann wird der konvertierte Gleichstrom in Hochfrequenz für einen kleineren Transformator umgeschaltet, um ihn auf den gewünschten Spannungsniveau zu reduzieren. Schließlich wird das Hochfrequenz-AC-Signal auf die Gleichspannung der Gleichstromausgangsspannung behoben. | Die lineare Stromversorgung reduziert die Spannung auf den gewünschten Wert zu Beginn durch einen größeren Transformator. Danach wird der Wechselstrom korrigiert und gefiltert, um die Ausgangs -DC -Spannung durchzuführen. |
| Spannungsregulierung | |
| Die Spannungsregelung erfolgt durch Steuerung der Schaltfrequenz. Die Ausgangsspannung wird durch die Rückkopplungsschaltung überwacht und die Variation der Spannung wird für die Frequenzregelung verwendet. | Die korrigierte und gefilterte DC -Spannung wird einem Ausgangswiderstand eines Spannungsteilers ausgesetzt, um die Ausgangsspannung zu machen. Dieser Widerstand ist durch eine Rückkopplungsschaltung kontrollierbar, die die Ausgangsspannungsvariation überwacht. |
| Effizienz | |
| Die Wärmeerzeugung in SMPs ist vergleichsweise niedrig, da der Schalttransistor in den Regionen Cut-Off- und Hunger arbeitet. Die geringe Größe des Ausgangstransformators macht den Wärmeverlust auch gering. Daher ist die Effizienz höher (85-90%). | Die überschüssige Leistung wird als Wärme abgelöst, um die Spannung konstant in einer linearen Stromversorgung zu machen. Darüber hinaus ist der Eingangstransformator viel sperriger; Somit sind Transformatorverluste höher. Daher beträgt die Effizienz einer linearen Stromversorgung bis zu 60%. |
| Bauen | |
| Die Transformatorgröße eines SMPs muss nicht groß sein, da es in hoher Frequenz arbeitet. Daher wird das Gewicht des Transformators auch geringer sein. Infolgedessen ist die Größe sowie das Gewicht eines SMPS viel niedriger als eine lineare Stromversorgung. | Lineare Netzteile sind viel sperriger, da der Eingangstransformator aufgrund der niedrigen Frequenz, auf der er betrieben wird, groß sein muss. Da in einem Spannungsregler mehr Wärme erzeugt wird, sollten auch Kühlkörper verwendet werden. |
| Rausch- und Spannungsverzerrungen | |
| SMPs erzeugt ein hochfrequentes Rauschen aufgrund des Schaltens. Dies geht sowohl in die Ausgangsspannung als auch in die Eingabe der Netze ein. Harmonische Verzerrung in der Stromversorgung könnte auch bei SMPS möglich sein. | Lineare Netzteile erzeugen kein Rauschen in der Ausgangsspannung. Die harmonische Verzerrung ist viel geringer als die von SMPSS. |
| Anwendungen | |
| SMPs können aufgrund des kleinen Builds als tragbare Geräte verwendet werden. Da es jedoch ein Hochfrequenzrauschen erzeugt, können SMPS nicht für rauschempfindliche Anwendungen wie HF- und Audioanwendungen verwendet werden. | Lineare Netzteile sind viel größer und können nicht für tragbare Geräte verwendet werden. Da sie kein Rauschen erzeugen und die Ausgangsspannung auch sauber ist, werden sie für die meisten elektrischen und elektronischen Tests in Labors verwendet. |
Zusammenfassung - SMPS vs linearer Stromversorgung
SMPs und lineare Netzteile sind zwei Arten von DC -Netzteilen, die verwendet werden. Der Hauptunterschied zwischen SMPs und linearer Stromversorgung sind die Topologien,. Während die lineare Stromversorgung am Anfang Wechselstrom in niedrige Spannung umwandelt, korrigiert und filtert SMP. Da das Gewicht und die Größe des Transformators mit Abneiung der Betriebsfrequenz zunehmen. Da die Spannungsregelung durch Wärmeableitungen durch Widerstände erfolgt. Der Regler von SMPSS steuert die Schaltfrequenz, um die Ausgangsspannung zu steuern. Daher sind SMPs kleiner und leichter an Gewicht. Da die Wärmeerzeugung in SMPs niedriger ist, ist ihre Effizienz auch höher.
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Referenz:
1. „Lineare Netzteile und Regulierungsbehörden.”Elektronikreparatur- und Technologienachrichten. N.P., N.D. Netz. Hier verfügbar. 14. Juni 2017.
2. „Stromversorgungsversorgung umgeschaltet.”Wikipedia. Wikimedia Foundation, 17. Mai 2017. Netz. Hier verfügbar. 14. Juni 2017.
Bild mit freundlicher Genehmigung:
1. "Stromversorgung mit linearer Spannungsregulator" nach Cli - eigener Arbeit, öffentlich zugänglich) über Commons Wikimedia
2. "SMPS -Blockdiagramm" von IE bei englischer Wikipedia - übertragen von en.Wikipedia nach Commons von Dcirovic., Öffentlich zugänglich) über Commons Wikimedia
