Ključna razlika - SMPS vs linearno napajanje
Za funkcioniranje većine elektroničkih i električnih uređaja potreban je istosmjerni napon. Ti bi uređaji, posebno elektronički uređaji s integriranim krugovima, trebali biti snabdjeveni pouzdanim istosmjernim naponom bez izobličenja kako bi mogli raditi bez kvara ili izgaranja. Svrha istosmjernog napajanja je opskrba tih uređaja čistim istosmjernim naponom. Istosmjerni izvori napajanja kategorizirani su u linearni i komutirani način rada, a to su topologije uključene u pretvaranje izmjeničnog napajanja u glatki istosmjerni tok. Linearno napajanje koristi transformator za izravno snižavanje mrežnog napona na željenu razinu, dok SMPS pretvara izmjenični u istosmjerni pomoću preklopnog uređaja koji pomaže u dobivanju prosječne vrijednosti željene razine napona. To je ključna razlika između SMPS-a i linearnog napajanja.
SADRŽAJ
1. Pregled i ključna razlika
2. Što je linearno napajanje
3. Što je SMPS
4. Usporedba - SMPS vs linearno napajanje u tabličnom obliku
5. Sažetak
Što je linearno napajanje?
U linearnom napajanju, izmjenični napon mreže pretvara se u niži napon izravno silaznim transformatorom. Ovaj transformator mora rukovati velikom snagom jer radi na mrežnoj frekvenciji izmjenične struje 50 / 60Hz. Stoga je ovaj transformator glomazan i velik, što čini napajanje teškim i velikim.
Zatim se silazni napon ispravlja i filtrira da se dobije istosmjerni napon potreban za izlaz. Budući da se napon na ovoj razini mijenja, ovisno o izobličenjima ulaznog napona, regulacija napona vrši se prije izlaza. Regulator napona u linearnom napajanju linearni je regulator, koji je obično poluvodički uređaj koji djeluje kao promjenjivi otpornik. Vrijednost izlaznog otpora mijenja se s potrebom izlazne snage, čineći izlazni napon konstantnim. Dakle, regulator napona djeluje kao uređaj za rasipanje snage. Većinu vremena rasipa višak snage kako bi napon bio konstantan. Stoga bi regulator napona trebao imati velike hladnjake. Kao rezultat, linearni izvori napajanja postaju mnogo teži. Nadalje, kao rezultat rasipanja snage od strane regulatora napona kao topline,učinkovitost linearnog napajanja pada čak oko 60%.
Međutim, linearna napajanja ne proizvode električnu buku na izlaznom naponu. Omogućuje izolaciju između izlaza i ulaza zbog transformatora. Stoga se linearni izvori napajanja koriste za visokofrekventne programe kao što su radiofrekvencijski uređaji, audio primjene, laboratorijska ispitivanja koja zahtijevaju bešumno napajanje, obradu signala i pojačala.
Slika 01: Napajanje linearnim regulatorom napona
Što je SMPS?
SMPS (komutirano napajanje) djeluje na komutacijskom tranzistorskom uređaju. Isprva se ispravljač pretvara u istosmjerni napon, bez smanjenja napona, za razliku od linearnog napajanja. Tada se istosmjerni napon podvrgava visokofrekventnoj komutaciji, tipično pomoću MOSFET tranzistora. Odnosno, napon kroz MOSFET uključuje i isključuje signal MOSFET Gate, obično signal moduliran širinom impulsa od oko 50 kHz (helikopter / blok pretvarača). Nakon ove operacije usitnjavanja, valni oblik postaje signal pulsirajućeg istosmjernog toka. Nakon toga koristi se silazni transformator za smanjenje napona visokofrekventnog pulsiranog istosmjernog signala na željenu razinu. Napokon, izlazni ispravljač i filtar koriste se za vraćanje izlaznog istosmjernog napona.
Slika 02: Blok dijagram SMPS-a
Regulacija napona u SMPS vrši se putem povratnog kruga koji nadzire izlazni napon. Ako je potreba za snagom opterećenja velika, izlazni napon ima tendenciju povećanja. Ovaj priraštaj otkriva krug povratne sprege regulatora i koristi se za upravljanje omjerom uključivanja i isključivanja PWM signala. Dakle, prosječni napon signala se mijenja. Kao rezultat, izlazni napon se kontrolira kako bi se održao konstantnim.
Stepeni transformator koji se koristi u SMPS radi na visokoj frekvenciji; prema tome, zapremina i težina transformatora su mnogo manje od one kod linearnog napajanja. To postaje glavni razlog da SMPS bude puno manji i lakši od kolege linearnog tipa. Štoviše, regulacija napona vrši se bez rasipanja suvišne snage kao omskog gubitka ili topline. Učinkovitost SMPS-a doseže čak 85-90%.
Istodobno, SMPS generira visokofrekventni šum zbog preklopnog rada MOSFET-a. Ova buka može se odraziti na izlaznom naponu; međutim, u nekim naprednim i skupim modelima ovaj je izlazni šum donekle ublažen. Nadalje, prebacivanje stvara i elektromagnetske i radiofrekvencijske smetnje. Stoga je u SMPS-ovima potrebno koristiti RF zaštitne i EMI filtre. Stoga SMPS nisu prikladne audio i radio frekvencijske aplikacije. Oprema s manje osjetljivosti na buku kao što su punjači za mobilne telefone, istosmjerni motori, aplikacije velike snage itd. Mogu se koristiti s SMPS-ovima. Lakši je, a manji dizajn olakšava upotrebu i kao prijenosne uređaje.
Koja je razlika između SMPS i linearnog napajanja?
Diff Article Sredina prije tablice
SMPS vs linearno napajanje |
|
| SMPS izravno ispravlja izmjenični napon bez smanjenja napona. Tada se pretvoreni istosmjerni signal visokofrekventno uključuje za manji transformator kako bi se smanjio na željenu razinu napona. Napokon, visokofrekventni izmjenični signal ispravlja se na istosmjerni izlazni napon. | Linearno napajanje smanjuje napon na željenu vrijednost na početku većim transformatorom. Nakon toga, izmjenični napon se ispravi i filtrira kako bi se dobio izlazni istosmjerni napon. |
| Regulacija napona | |
| Regulacija napona vrši se kontrolom preklopne frekvencije. Izlazni napon nadzire se povratnim krugom, a promjena napona koristi se za regulaciju frekvencije. | Ispravljeni i filtrirani istosmjerni napon podvrgava se izlaznom otporu djelitelja napona kako bi se dobio izlazni napon. Ovim otporom može se upravljati povratnim krugom koji nadzire varijaciju izlaznog napona. |
| Učinkovitost | |
| Proizvodnja topline u SMPS-u relativno je niska jer preklopni tranzistor djeluje u odsječenom i izgladnjelom području. Mala veličina izlaznog transformatora također čini gubitak topline malim. Stoga je učinkovitost veća (85-90%). | Prekomjerna snaga odvodi se kao toplina da bi napon bio konstantan u linearnom napajanju. Štoviše, ulazni transformator je puno glomazniji; tako su gubici transformatora veći. Stoga je učinkovitost linearnog napajanja čak 60%. |
| Izgraditi | |
| Veličina transformatora SMPS-a ne mora biti velika jer radi u visokim frekvencijama. Stoga će i težina transformatora biti manja. Kao rezultat, veličina, kao i težina SMPS-a, puno su niži od linearnog napajanja. | Linearna napajanja su puno glomaznija jer ulazni transformator mora biti velik zbog niske frekvencije na kojoj radi. Kako se u regulatoru napona stvara više topline, trebali bi se koristiti i hladnjaci. |
| Buka i izobličenja napona | |
| SMPS stvara visokofrekventni šum zbog prebacivanja. To prelazi u izlazni napon, kao i na ulaznu mrežu ponekad. Harmonska izobličenja u mrežnoj mreži mogu biti moguća i kod SMPS-a. | Linearna napajanja ne proizvode šum u izlaznom naponu. Harmonsko izobličenje mnogo je manje od onog kod SMPS-a. |
| Prijave | |
| SMPS se zbog male građe mogu koristiti kao prijenosni uređaji. No, budući da generira visokofrekventnu buku, SMPS se ne mogu koristiti za aplikacije osjetljive na buku kao što su RF i audio aplikacije. | Linearna napajanja su mnogo veća i ne mogu se koristiti za prijenosne uređaje. Budući da ne stvaraju buku, a izlazni napon je također čist, koriste se za većinu električnih i elektroničkih ispitivanja u laboratorijima. |
Sažetak - SMPS vs linearno napajanje
SMPS i linearno napajanje dvije su vrste napajanja istosmjernom strujom. Ključna razlika između SMPS-a i linearnog napajanja je topologija koja se koristi za regulaciju napona i smanjenje napona. Dok linearno napajanje na početku pretvara izmjenični u niski napon, SMPS prvo ispravi i filtrira mrežni izmjenični napon, a zatim se prebaci na visokofrekventni izmjenični napon prije odlaska. Budući da se težina i veličina transformatora povećavaju kako se radna frekvencija smanjuje, ulazni transformator linearnih izvora napajanja mnogo je teži i veći za razliku od SMPS-a. Uz to, kako se regulacija napona vrši s rasipanjem topline kroz otpore, linearni izvori napajanja trebaju imati hladnjake koji ih čine još težim. Regulator SMPS-a kontrolira frekvenciju prebacivanja za kontrolu izlaznog napona. Stoga,SMPS su manje veličine i lakše težine. Kako je proizvodnja topline u SMPS manja, tako je i njihova učinkovitost veća.
Preuzmite PDF verziju SMPS vs linearnog napajanja
Možete preuzeti PDF verziju ovog članka i koristiti je u izvanmrežne svrhe prema napomenama o navodima. Ovdje preuzmite PDF verziju. Razlika između SMPS-a i linearnog napajanja.
