日常電子設(shè)備,尤其是那些帶有集成電路的電子設(shè)備,需要一個可靠的直流電壓源,該電壓源可以隨時供電而不會出現(xiàn)任何故障。
一、線性穩(wěn)壓電源:
直到1970年代,線性穩(wěn)壓器一直是電子設(shè)備的首選電源,用于將交流電(AC)轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電(DC)。雖然這種電源類型在今天并不普遍使用,但對于需要最小噪聲和紋波的應(yīng)用來說,它仍然是最佳選擇。
線性穩(wěn)壓電源比較笨重,但線性穩(wěn)壓電源是無噪聲的。
二、線性穩(wěn)壓電源的工作源理:
使線性穩(wěn)壓器發(fā)揮作用的主要部件是鋼制或鐵制變壓器。該變壓器提供兩個功能:
1. 它充當(dāng)將高壓交流輸入與低壓直流輸入分開的屏障,它還濾除任何進入輸出電壓的噪聲。
2. 它將交流輸入從115V/230V降低到大約30V,然后可以轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓。
交流電壓首先由變壓器降低,然后由幾個二極管整流。然后通過一對大電解電容器將其平滑成低直流電壓。然后使用晶體管或集成電路將這個低直流電壓調(diào)節(jié)為穩(wěn)定的輸出電壓。
線性電源中的穩(wěn)壓器充當(dāng)可變電阻器。這允許輸出電阻值改變以匹配輸出功率要求。由于電壓調(diào)節(jié)器不斷地抵抗電流以維持電壓,因此它還充當(dāng)了功率耗散裝置。這意味著有用的功率不斷以熱量的形式損失,以保持電壓水平恒定。
變壓器已經(jīng)是印刷電路板(PCB)上的一個大型組件。由于恒定的功率和散熱,線性穩(wěn)壓器電源將需要一個散熱器。與開關(guān)電源的小尺寸相比,這兩個組件單獨增加了一個非常笨重的設(shè)備。
三、線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用:
線性穩(wěn)壓器以其低效率和大尺寸而聞名,但它們確實提供了無噪聲的輸出電壓。這使得它們非常適合任何需要高頻和低噪聲的設(shè)備,例如:
控制電路;
低噪聲放大器;
信號處理器;
自動化和實驗室測試設(shè)備。
四、線性變壓器的優(yōu)缺點:
線性穩(wěn)壓電源可能體積龐大且效率低下,但它們的低噪聲非常適合對噪聲敏感的應(yīng)用。此拓?fù)湫枰紤]的一些優(yōu)點和缺點包括:
1.優(yōu)點:
簡單的應(yīng)用程序。線性穩(wěn)壓器可以作為一個完整的封裝實現(xiàn),并添加到一個只需要兩個額外濾波電容器的電路中。這使任何技能水平的工程師都可以輕松地從頭開始進行規(guī)劃和設(shè)計。
成本低。如果您的設(shè)備需要小于10W的功率輸出,那么與開關(guān)電源相比,組件和制造成本要低得多。
低噪音/紋波。線性穩(wěn)壓器具有非常低的輸出電壓紋波和高帶寬。這使得它們非常適合任何對噪聲敏感的應(yīng)用,包括通信和無線電設(shè)備。
2.缺點:
靈活性有限。線性穩(wěn)壓器只能用于降壓。對于AC-DC電源,需要在線性電源之前放置一個具有整流和濾波功能的變壓器,這將增加總體成本和工作量。
有限的產(chǎn)出。線性穩(wěn)壓電源僅提供一種輸出電壓。如果您需要更多,那么您需要為每個所需的輸出添加一個單獨的線性穩(wěn)壓器。
效率低下。由于散熱,平均線性穩(wěn)壓器件可實現(xiàn)30%-60%之間的效率。它還需要添加散熱器,這會增加設(shè)備的尺寸和重量。
在節(jié)能設(shè)備的今天,線性穩(wěn)壓電源的低效率等級可能會成為交易殺手。對于24V輸出,正常的線性穩(wěn)壓電源將以大約60%的效率運行。當(dāng)您考慮100W輸入時,您會看到40W的功率損失。
在考慮使用線性穩(wěn)壓電源之前,我們強烈建議您考慮從輸入到輸出的功率損耗。您可以使用以下公式快速估算線性穩(wěn)壓器的效率:
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