Forskel mellem SMPS og lineær strømforsyning | SMPS vs Lineær strømforsyning

Nøgleforskel - SMPS vs Lineær strømforsyning

De fleste elektroniske og elektriske enheder kræver jævnspænding for at fungere. Disse enheder, især elektroniske enheder med integrerede kredsløb, skal forsynes med en pålidelig, forvrængningsfri DC-spænding, så de kan fungere uden funktionsfejl eller brænding. Formålet med en DC-strømforsyning er at levere ren DC-spænding til disse enheder. DC strømforsyninger er kategoriseret i lineær og switched mode, som er de topologier, der er involveret for at gøre AC netforsyningen til jævn DC. Linjær strømforsyning bruger en transformer til direkte nedstrømning af netspændingen til et ønsket niveau mens SMPS konverterer AC til DC ved hjælp af en omskifterenhed, der hjælper med at opnå en gennemsnitsværdi på det ønskede spændingsniveau. Dette er nøgleforskellen mellem SMPS og lineær strømforsyning.

INDHOLD

1. Oversigt og nøgleforskel

2. Hvad er lineær strømforsyning

3. Hvad er SMPS

4. Side ved side sammenligning - SMPS vs Lineær strømforsyning i tabelform

5. Sammenfatning

Hvad er en lineær strømforsyning?

I en lineær strømforsyning omdannes netspændingsspændingen til en lavere spænding direkte af en down-down transformer. Denne transformer skal håndtere en stor strøm, da den fungerer ved AC-strømfrekvensen 50 / 60Hz. Derfor er denne transformer voluminøs og stor, hvilket gør strømforsyningen tung og stor.

Spændingsspændingen korrigeres derefter og filtreres for at få den jævnspænding, der kræves for udgangen. Da spændingen på dette niveau udsættes for at variere afhængig af forvrængningerne af indgangsspændingen, foretages en spændingsregulering før udgangen. Spændingsregulatoren i en lineær strømforsyning er en lineær regulator, som normalt er en halvlederenhed, der virker som en variabel modstand. Udgangsresistansværdien ændres med udgangseffektbehovet, hvilket gør udgangsspændingen konstant. Spændingsregulatoren fungerer således som en strømafgivende indretning. Det meste af tiden forkaster det overskydende effekt for at gøre spændingen konstant. Derfor skal spændingsregulatoren have store varmekøler. Som følge heraf bliver de lineære strømforsyninger meget tungere. Endvidere falder effektiviteten af en lineær strømforsyning som en følge af spændingsregulatorens spændingsregulering som varme som ca. 60%.

Imidlertid producerer lineære strømforsyninger ikke elektrisk støj på udgangsspændingen.Det giver isolation mellem output og input på grund af transformeren. Derfor anvendes lineære strømforsyninger til højfrekvente applikationer som radiofrekvensenheder, lydapplikationer, laboratorietests, der kræver støjfri forsyning, signalbehandling og forstærkere.

Figur 01: Strømforsyning med en lineær spændingsregulator

Hvad er SMPS?

SMPS (switched-mode strømforsyning ) fungerer på en koblingstransistor enhed. I starten konverteres AC-indgangen til DC-spænding med en ensretter, uden at reducere spændingen, i modsætning til en lineær strømforsyning. Derefter undergår jævnspændingen en højfrekvent omskiftning, typisk ved hjælp af en MOSFET-transistor. Dvs. spændingen gennem MOSFET tændes og slukkes af MOSFET Gate-signalet, normalt et pulsbreddermoduleret signal på ca. 50 kHz (chopper / inverterblok). Efter denne snitoperation bliver bølgeformen et pulserende-DC signal. Derefter bruges en down-down transformer til at reducere spændingen af det højfrekvente pulserede DC signal til det ønskede niveau. Endelig bruges en output-ensretter og et filter til at lave tilbage DC-spændingen.

Figur 02: Blokdiagram over en SMPS

Spændingsreguleringen i SMPS sker via et tilbagekoblingskredsløb, der overvåger udgangsspændingen. Hvis belastningsbehovet for belastningen er højt, har udgangsspændingen tendens til at stige. Denne stigning detekteres af regulator feedback-kredsløbet og bruges til at styre PWM-signalets on-off-forhold. Således ændres den gennemsnitlige signalspænding. Som følge heraf styres udgangsspændingen for at holde konstant.

Den trin-down transformer, der anvendes i SMPS'en fungerer ved en højfrekvens; Således er volumen og vægt af transformatoren meget mindre end de af en lineær strømforsyning. Dette bliver en væsentlig årsag til, at en SMPS er meget mindre og lettere end sin lineære type modstykke. Desuden udføres spændingsreguleringen uden at sprede overskydende effekt som ohmisk tab eller varme. Effektiviteten af SMPS bliver så høj som 85-90%.

Samtidig genererer en SMPS højfrekvent støj på grund af omskiftningen af MOSFET. Denne støj kan afspejles i udgangsspændingen; I nogle avancerede og dyre modeller er denne udgangsstøj imidlertid formindsket til en vis grad. Desuden skaber omskiftningen også elektromagnetisk og radiofrekvensinterferens. Det er derfor nødvendigt at bruge RF-afskærmning og EMI-filtre i SMPS'er. Derfor er SMPS ikke egnede lyd- og radiofrekvensapplikationer. Mindre støjfølsomt udstyr såsom mobiltelefon opladere, DC motorer, høj effekt applikationer mv kan bruges med SMPS'er. Det er lettere og mindre design gør det nemt at bruge som bærbare enheder.

Hvad er forskellen mellem SMPS og lineær strømforsyning?

- diff Artikel Mellem før Tabel ->

SMPS vs Lineær Strømforsyning
SMPS korrigerer netstrømmen direkte uden at reducere spændingen. Derefter kobles den konverterede DC til højfrekvens for en mindre transformer for at reducere den til det ønskede spændingsniveau.Endelig korrigeres højfrekvens-AC-signalet til DC-udgangsspændingen.	Lineær strømforsyning reducerer spændingen til den ønskede værdi i begyndelsen af en større transformer. Derefter korrigeres AC'en og filtreres for at frembringe DC-spændingen.
Spændingsregulering
Spændingsregulering sker ved at styre omkoblingsfrekvensen. Udgangsspændingen overvåges af tilbagekoblingskredsløbet, og variationen af spænding anvendes til frekvensstyringen.	Den retificerede og filtrerede jævnspænding udsættes for en udgangsbestandighed for en spændingsdeler for at gøre udgangsspændingen. Denne modstand styres af et feedback kredsløb, der overvåger udgangsspændingsvariationen.
Effektivitet
Varmegenerationen i SMPS er forholdsvis lav, da koblingstransistoren virker i afskærings- og sultregionerne. Den lille størrelse af udgangstransformatoren gør også varmetabet lille. Derfor er effektiviteten højere (85-90%).	Overskydende effekt spredes som varme for at gøre spændingen konstant i en lineær strømforsyning. Desuden er input transformeren meget bulkere; Transformatorstab er således højere. Effektiviteten af en lineær strømforsyning er derfor så lav som 60%.
Build
Transformatorstørrelse på en SMPS behøver ikke at være stor, da den arbejder i højfrekvens. Derfor vil vægten af transformeren også være mindre. Som følge heraf er størrelsen såvel som vægten af en SMPS meget lavere end en lineær strømforsyning.	Lineære strømforsyninger er meget større, da input transformeren skal være stor på grund af den lave frekvens, den opererer på. Da der produceres mere varme i en spændingsregulator, bør der også bruges varme dræn.
Støj og spændingsforvrængninger
SMPS genererer en højfrekvent støj på grund af omskiftning. Dette går ind i udgangsspændingen, såvel som at tilslutte strømnettet nogle gange. Harmonisk forvrængning i lysnettet kan også være mulig i SMPS'er.	Linjære strømforsyninger producerer ikke støj i udgangsspændingen. Harmonisk forvrængning er meget mindre end SMPS'ernes.
Applikationer
SMPS kan bruges som bærbare enheder på grund af den lille bygning. Men da det genererer en højfrekvent støj, kan SMPS'er ikke bruges til støjfølsomme applikationer som RF- og lydapplikationer.	Lineære strømforsyninger er meget større og kan ikke bruges til bærbare enheder. Da de ikke genererer støj, og udgangsspændingen også er ren, bruges de til de fleste elektriske og elektroniske tests i laboratorier.

Oversigt - SMPS vs Lineær Strømforsyning

SMPS og Lineær strømforsyninger er to typer strømforsyninger i brug. Nøgleforskellen mellem SMPS og lineær strømforsyning er de topologier, der anvendes til spændingsregulering og spændingstrængning. Mens den lineære strømforsyning konverterer AC til lav spænding i begyndelsen, retter SMPS først og filtrerer strømforsyningen AC og skifter derefter til en højfrekvent vekselstrøm, inden man går nedad. Da transformerens vægt og størrelse stiger, efterhånden som driftsfrekvensen falder, er den lineære strømforsyningens indgangstransformator meget tungere og større i modsætning til SMPS.Derudover, da spændingsreguleringen er udført med varmeafledning gennem modstande, bør lineære strømforsyninger have varmeafløb, der gør dem endnu tyngre. Regulatoren for SMPS'erne styrer omskifterfrekvensen for at styre udgangsspændingen. Derfor er SMPS mindre i størrelse og lettere i vægt. Da varmegenerationen i SMPS er lavere, er deres effektivitet også højere.

Download PDF Version af SMPS vs Lineær strømforsyning

Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål som i citatnotater. Download venligst PDF-version her Forskellen mellem SMPS og Lineær strømforsyning.

Reference:

1. "Lineære strømforsyninger og regulatorer. "Elektronik reparation og teknologi nyheder. N. p., n. d. Web. Tilgængelig her. 14. juni 2017.

2. "Switched-mode strømforsyning. "Wikipedia. Wikimedia Foundation, 17. maj 2017. Web. Tilgængelig her. 14. juni 2017.

Image Courtesy:

1. "Strømforsyning med lineær spændingsregulator" ved CLI - eget arbejde, offentligt domæne) via Commons Wikimedia

2. "SMPS Block Diagram" Af IE på Engelsk Wikipedia - Overført fra en. wikipedia til Commons af Dcirovic., Public Domain) via Commons Wikimedia