來源：羅姆半導(dǎo)體社區(qū)

線性電源相比于開關(guān)電源來說，一直有轉(zhuǎn)化率不高的缺點(diǎn)而被詬病。但這項(xiàng)技術(shù)既然存在，想必還是有它的用處的。并且相對于開關(guān)電源來說，線性電源的技術(shù)也比之更為成熟。所謂存在即合理，既然存在的東西那一定就會有它的獨(dú)到之處。

線性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)，我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較小；工作產(chǎn)生的噪聲低；效率較低（現(xiàn)在經(jīng)常看的LDO就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的）；發(fā)熱量大（尤其是大功率電源），間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。

線性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較?。还ぷ鳟a(chǎn)生的噪聲低；效率較低(現(xiàn)在經(jīng)?？吹腖DO就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的)；發(fā)熱量大（尤其是大功率電源），間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。且線性電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，因而發(fā)熱量大，效率低（35%左右），需要加體積龐大的散熱片，而且還需要同樣也是大體積的工頻變壓器，當(dāng)要制作多組電壓輸出時變壓器會更龐大。開關(guān)電源的調(diào)整管工作在飽和和截至狀態(tài)，因而發(fā)熱量小，效率高（75％以上）而且省掉了大體積的變壓器。

工作原理

線性電源主回路的工作過程是輸入電源先經(jīng)預(yù)穩(wěn)壓電路進(jìn)行初步交流穩(wěn)壓后,通過主工作變壓器隔離整流變換成直流電源,再經(jīng)過控制電路和單片微處理控制器的智能控制下對線性調(diào)整元件進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié),使之輸出高精度的直流電壓源。

電源變壓器及整流:將380V的交流電變換成所需的直流電.

預(yù)穩(wěn)壓電路:采用繼電器元件或可控硅元件對輸入的交流或直流電壓進(jìn)行預(yù)調(diào)整和初步穩(wěn)壓,從 而降低線性調(diào)整元件的功耗,提高工作效率.并確保輸出電壓源高精度和高穩(wěn)定.

線性調(diào)整元件:對濾波后的直流電壓進(jìn)行精細(xì)調(diào)整,使輸入電壓達(dá)到所需要的值和精度要求.

濾波電路:對直流電源的脈動波,干擾,噪聲進(jìn)行最大限度的阻止,和吸收,從而保證直流電源的輸出電壓低紋波、低噪聲、低干擾.

單片機(jī)控制系統(tǒng):單片微處理控制器對檢測到的各種信號進(jìn)行比較、判斷、計(jì)算、分析等處理后,再發(fā)出相應(yīng)的控制指令使直流穩(wěn)壓電源整體穩(wěn)壓系統(tǒng)工作正常、可靠、協(xié)調(diào).

輔助電源及基準(zhǔn)電壓源:為直流穩(wěn)壓系統(tǒng)提供高精度的基準(zhǔn)電壓源及電子電路工作所需要的電源.

電壓取樣及電壓調(diào)節(jié):檢測直流穩(wěn)壓電源輸出電壓值及設(shè)定調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓值.

比較放大電路:將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓值與基準(zhǔn)源的電壓進(jìn)行比較取得誤差電壓信號后,進(jìn)行放大反饋及控制線性調(diào)整元件而保證輸出電壓穩(wěn)定.

電流檢測電路:取得直流穩(wěn)壓電源輸出電流值,作限流或保護(hù)控制的信息.

驅(qū)動電路:為驅(qū)動可執(zhí)行元件而設(shè)置的功率放大電路.

顯示器:直流穩(wěn)壓電源輸出電壓值及輸出電流值的顯示.

線性電源與開關(guān)電源對比

線性電源的電壓反饋電路是工作在線性(放大)狀態(tài)，開關(guān)電源是指用于電壓調(diào)整的管子工作在飽和和截止區(qū)，即開關(guān)狀態(tài)的。

普通半橋開關(guān)電源的主要工作原理就是上橋和下橋的開關(guān)管(頻率高時開關(guān)管為VMOS)輪流導(dǎo)通，首先電流通過上橋開關(guān)管流入，利用電感線圈的存儲功能，將電能集聚在線圈中，最后關(guān)閉上橋開關(guān)管，打開下橋的開關(guān)管，電感線圈和電容持續(xù)給外部供電。然后又關(guān)閉下橋開關(guān)管，再打開上橋讓電流進(jìn)入，就這樣重復(fù)進(jìn)行，因?yàn)橐喠鏖_關(guān)兩開關(guān)管，所以稱為開關(guān)電源。

而線性電源就不一樣了，由于沒有開關(guān)介入，使得上水管一直在放水，如果有多的，就會漏出來，這就是我們經(jīng)?？吹降哪承┚€性電源的調(diào)整管發(fā)熱量很大，用不完的電能，全部轉(zhuǎn)換成了熱能。從這個角度來看，線性電源的轉(zhuǎn)換效率就非常低了，而且熱量高的時候，元件的壽命勢必要下降，影響最終的使用效果 。

從其主要特點(diǎn)上看：線性電源技術(shù)很成熟，制作成本較低，可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度，波紋較小，自身的干擾和噪聲都比較小，但因?yàn)楣ぷ髟诠ゎl(50Hz),變壓器的體積比較大,效率偏低(一般滿載工作的效率只有80%左右)整體體積較大，顯得較笨重.且輸入電壓范圍要求高；而開關(guān)電源是工作的高頻狀態(tài),變壓器的體積比較小,相對比較輕便,但是輸出紋波較線性電源要大,但因結(jié)構(gòu)簡單,成本低,效率高(市面上的開關(guān)電源的效率也可達(dá)90%以上)在很多場合已經(jīng)替代了線性電源,是未來電源發(fā)展的趨勢。

線性電源，可控硅電源，開關(guān)電源電路的簡單比較

關(guān)于電路結(jié)構(gòu)，究竟是線性電源，可控硅電源還是開關(guān)電源，要看具體場合，合理采用。這三種電路，國際國內(nèi)都大量使用，各有各的特點(diǎn)。可控硅電源，以其強(qiáng)大的輸出功率，使線性電源和開關(guān)電源無法取代。線性電源以其精度高，性能優(yōu)越而被廣泛應(yīng)用。開關(guān)電源因省去了笨重的工頻變壓器而使體積和重量都有不同程度的減少，減輕，也被廣泛地應(yīng)用在許多輸出電壓、輸出電流較為穩(wěn)定的場合。

審核編輯 黃昊宇