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1、线性电源、可控硅电源、开关电源电路的区别和特点关于电路结构，究竟是线性电源，可控硅电源还是开关电源，要看具体场合，合理采用。这三种电路，国际国内都大量使用，各有各的特点。可控硅电源，以其强大的输出功率，使线性电源和开关电源无法取代。线性电源以其精度高，性能优越而被广泛应用。开关电源因省去了笨重的工频变压器而使体积和重量都有不同程度的减少，减轻，也被广泛地应用在许多输出电压、输出电流较为稳定的场合。 一、可控硅电源的电路结构如下： 通俗的说，可控硅是一个控制电压的器件，由于可控硅的导通角是可以用电路来控制的，固此随着输出电压Uo的大小变化，可控硅的导通角也随着变化。加在主变压器初级的电压Ui也随
2、之变化。 也就是220V市电经可控硅控制后只有一部分加在主变压器的初级。当输出电压Uo较高时，可控硅导通角较大，大部分市电电压被可控硅“放过来了”（如上图所示），因而加在变压器初级的电压，即Ui较高，这当然经整流滤波后输出电压也就比较高了。而当输出电压Uo很低时，可控硅导通角很小，绝大部分市电电压被可控硅“卡断了”（如下图所示），只让很低的电压加在变压器初级，即Ui很低，这当然经整流滤波后输出电压也就很低了。 二线性电源的主电路如下： 线性电源实际上是在可控硅电源的输出端再串一只大功率三极管（实际是多只并联），控制电路只要输出一个小电流到三极管的基极就能控制三极管的输出大电流，使得电源系统在可
3、控硅电源的基础上又稳压一次，因而这种线性稳压电源的稳压性能要优于开关电源或可控硅电源1-3个数量级。但功率三极管（亦称调整管）上一般要占用10伏电压，每输出1安培电流就要在电源内部多消耗10瓦功率，例如500V 5A电源在功率管上的损耗为50瓦，占输出总功率的2%，因而线性电源的效率要比可控硅电源稍低。 三、开关电源的主电路如下： 由电路可以看出，市电经整流滤波后变为311V高压，经K1K4功率开关管有序工作后，变为脉冲信号加至高频变压器的初级，脉冲的高度始终为311V。当K1,K4开通时,311V高压电流经K1正向流入主变压器初级，经K4流出，在变压器初级形成一个正向脉冲，同理，当K2,K3
4、开通时,311V高压电流经K3反向流入主变压器初级，经K2流出，在变压器初级形成一个反向脉冲。这样，在变压器次级就形成一系列正反向脉冲，经整流滤波后形成直流电压。当输出电压Uo较高时，脉冲宽度就宽，当输出电压Uo较低时，脉冲宽度就窄，因此开关管实际上是一个控制脉冲宽窄的装置。 开关电源与线性电源的区别一、 线性电源的原理：线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的
5、干扰与噪音。但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。这种电源不适合计算机等设备的需要，将逐步被开关电源所取代。 二、开关电源的原理： 开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。它们的功能是： 1、输入电网滤波器：消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。 2、输入整流滤波器：将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直
6、流电压。 3、逆变器：是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。 4、输出整流滤波器：将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还防止高频噪声对负载的干扰。 5、控制电路：检测输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大。调制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。 6、保护电路：当开关电源发生过电压、过电流短路时，保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。 开关电源是将交流电先整流成直流电，在将直流逆变成交流电，在整流输出成所需要的直流电压。这样开关电源省去下线性电源中的变压器，以及电压反馈电路。而开关电
7、源中的逆变电路完全是数字调整，同样能达到非常高的调整精度。 开关电源的主要优点： 体积小、重量轻（体积和重量只有线性电源的2030%）、效率高（一般为6070%，而线性电源只有3040%）、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。 开关电源的主要缺点： 由于逆变电路中会产生高频电压，对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地 电源IC从便携式产品电源管理的发展趋势来看，需要考虑以下几个问题：1. 电源设计必须要从成本、性能和产品上市时间等整个系统设计来考虑；2. 便携产品日趋小巧轻薄化，必需考虑电源系统体积小、重量轻的问题；3. 选用电源管理芯片力求高集成度、高可靠性、低噪声、抗干扰、低功耗
8、，突破散热瓶颈，延长电池寿命；4. 选用具有新技术的新型电源芯片进行方案设计，这是保证产品先进性的基本条件，也是便携产品电源管理的永恒追求。携产品常用电源管理芯片包括：低压差稳压器(LDO)、非常低压差稳压器(VLDO)、基于电感器储能的DC/DC转换器(降压电路Buck、升压电路Boost、降压-升压变换器Buck-Boost)、基于电容器储能的电荷泵、电池充电管理芯片、锂电池保护IC。 选用电源管理芯片时应注意：选用生产工艺成熟、品质优秀的生产厂家产品；选用工作频率高的芯片，以降低周边电路的应用成本；选用封装小的芯片，以满足便携产品对体积的要求；选用技术支持好的生产厂家，方便解决应用设计中
9、的问题；选用产品资料齐全、样品和DEMO易于申请、能大量供货的芯片；选用性价比好的芯片。一、 LDO线性稳压器（调整管工作线性状态）低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如下图所示，该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。低压差线性稳压器基本电路取样电压加在比较器A的同相输入端，与加在反相输入端的基准电压Uref相比较，两者的差值经放大器A放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。当输出电压Uout降低时，基准电压与取样电压的差值增加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压降减小，从而使输出电压升高。相反，若输出电压Uout超过所需要的设定值，比较放大器输出的前驱
10、动电流减小，从而使输出电压降低。供电过程中，输出电压校正连续进行，调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。应当说明，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用MOSFET。二、 DC/DC变换器（调整管工作在开关状态）开关稳压器利用无源磁性元件和电容元件的能量存储特性，从输入电压源获取分离的能量，暂时把能量以磁场的形式存储在电感器中，或以电场的形式存储在电容器中，然后将能量转换到负载，实现DC/DC变换。实现能量从源到负载的变化需要复杂的控制技术，目前大多数采用PWM技术。从输入电源提取的能量随脉宽变化，在
11、一固定的周期内保持平均能量转换。下面给出几种典型的DC/DC变换电路：1）降压式变换器：上图为非隔离式DC/DC降压电路。如图所示直流变换器在使用时输出纹波大，为降低输出纹波，在输出端接入电感L、电容C，D为续流二极管。功率管导通时，电源对负载供电并对电容C充电，功率管关断时，负载电压经续流二极管衰减，输出电压平均值总是小于输入电压。2）升压式变换器：上图为非隔离式DC/DC升压电路。由功率晶体管、储能电感L、二极管D1及滤波电容C组成。当晶体管导通时，电源向电感储能，负载R由电容C供电；当晶体管截时，电感电流变小，感应电动势左负右正，电感中能量释放，与输入电压顺极性一起经二极管向负载供电，并
12、同时向电容充电。这样把低压直流变成了高压直流。3）单端正激DC/DC变换器如上图，为单端正激DC/DC变换器。它在开关管Q导通时，电源的能量经隔离变压器、整流二极管和滤波电感直接接至负载，故称为正激；由于其变压器磁通只在单方向上变化而被称为单端。上电路由于具有结构简单、成本较低、输出电流大、工作可靠性高等优点而广泛应用于中小功率变换场合，更成为低压大电流功率变换器的首选拓扑结构。正激变换中，由于变压器的磁芯是单方向磁化，每个周期都需要采用相应的措施，使磁芯回到磁化曲线的起点，否则磁芯磁会很快饱和而导致开关器件损坏，因此需要采用专门的复位电路，使变压器的磁芯磁复位。当输入电压及占空比固定的时候，
13、输出电压与负载电流无关。因此DC/DC单端正激变换电路具有低输出阻抗的特点。在同等功率条件下，单端正激变换电路的集电极峰值电流很小，所以该变换器适合应用在低压，大电流，功率较大的场合。反激电路与正激电路的不同在于变压器副线圈的同极性端调反。电路不再详述。根据磁复位的方法不同，主要有以下几种：上面介绍的为辅助绕组复位正激变换器，下面几种分别为RCD箝位正激变换器、LCD箝位正激变换器、谐振复位正激变换器、有源箝位正激变换器。双管正激变换器、半桥DC/DC变换器、全桥DC/DC变换器、推挽式DC/DC变换器不需要磁复位。下面主要介绍电路的原理图，具体工作过程不再详述。上图为RCD箝位正激变换器上图
14、为LCD箝位正激变换器上图为谐振复位变换器上图为有源谐振变换器上图为双管正激DC/DC变换器上图为半桥DC/DC变换器三、 电荷泵电荷泵电路主要用于电压反转器，即输入正电压，输出为负电压，它可以在便携式产品中省去一组电池。由于工作频率采用2MHz3MHz，因此电容容量较小，可采用多层陶瓷电容（损耗小ESR低），不仅提高效率降低噪声，并且减小电源的空间。近年来，利用电荷泵倍压的功能加上稳压电路组成正输出的稳压电源，其效率高于LDO线性稳压器。电荷泵主要原理是利用电容的充电、放电实现电荷转移。目前电路应用中主要有倍压型和反转型两种基本电路形式。1） 反压电路（DC/DC）如上图电路，当S1、S2导
15、通时，S3、S4关断，电源向电容C1充电；当S1、S2关断时，S3、S4导通，电容C1向C2充电，C2上正下负，从下取输出，即为负电压。2） 二倍压电路(AC/DC)如上图为二倍压电路，由变压器B，两个整流二极管D1、D2及两个电容C1、C2组成。e2正半周（上正下负）时，二极管D1导通，D2截止，电流经过D1对C1充电，将电容Cl上的电压充到接近e2的峰值，并基本保持不变。e2为负半周（上负下正）时，二极管D2导通，Dl截止。此时，Cl上的电压Uc1与电源电压e2串联相加，电流经D2对电容C2充电，充电电压Uc2e2峰值12E2。如此反复充电，C2上的电压就基本上是了。它的值是变压器电级电压的二倍，所以叫做二倍压整流电路。3） 三倍压电路(AC/DC)在二倍压整流电路的基础上，再加上一个整流二极管和一个电容器可构成三倍压整流电路。当第一个周期内C2被充电至2U(上正下负)时，在第二个周期的上半周，VD1、VD2关断，VD3导通，电容C2上的电压与电源电压顺极性给C1C3充电，输出3U。它的输出是变压器电电极电压的三倍，所以叫做三倍压整流电路。同理若要四倍压整流，只需再加上一个整流二极管和一个电容。后面将给出四倍压电路图，工作原理不再详述。4） 四倍压电路(AC/DC)5）
