线性和开关电源有什么区别？

在设计或选择电子产品的电源时，两种主要类型的焦点是： 线性电源 和 开关电源。两者都在工业，商业和消费者的应用中占有一席之地，但它们以截然不同的原则运营并实现了不同的目的。本文深入研究了这两种基本技术的差异，优势，局限性和应用。

让我们探索线性与切换电源的细微差别，并帮助您做出明智的决定。

电源基础知识简介

每个电子设备都依靠稳定且可靠的电源。电源单元（PSU）的作业是将电能从一种形式转换为另一种形式（从所需的电压和电流水平）将电能从一种形式转换为另一种形式（从交流电流（AC）到直流电流（DC））。

这种转换有两种主要技术：

• 线性电源（LPS）

• 切换电源（SPS）

尽管两者都执行类似的任务，但内部体系结构，能源效率，热性能和尺寸却大不相同。线性电源使用变压器和线性调节器降低电压。相比之下， 开关电源 使用高频开关组件和高级电路来调节电压和电流。

这种基本的区别引起了各种应用程序的一系列绩效特征和适用性。

什么是开关电源？

开关 电源（也称为开关模式电源（SMP））使用高频开关调节器和储能组件（例如电感器和电容器）来引起电源。例如，LRS-100系列是一种紧凑而有效的AC-DC开关电源，广泛用于工业控制系统，LED照明和通信设备。

它如何工作

开关电源通过快速打开和关闭半导体设备（如晶体管或MOSFET）来功能。这是一个简化的故障：

1. 交流输入：电源接受标准的交流电压。

2. 整流和过滤：使用桥梁整流器和滤波器电容器将交流电压转换为直流。

3. 高频转换：直流电压被馈入高频振荡器（通常为20kHz-1MHz）。

4. 变换和调节：电压通过变压器向上或向下行驶，并使用反馈回路控制。

5. 输出过滤：输出平滑以提供干净的直流电源。

开关电源的好处

• 高效率（高达90％+）

• 紧凑的设计

• 宽输入电压范围

• 低热量输出

• AC输入的全局兼容性

这些特性使开关电源非常适合现代应用，在该应用中，空间，热量管理和能源效率至关重要。

什么是线性电源？

线性电源 是 直流电源转换的更传统形式。它依靠变压器降低电压，并使用线性电压调节器维持恒定的输出电压。尽管在许多领域的切换类型取代，但仍在将电噪声最小化的特定应用中使用线性电源。

它如何工作

该操作相对简单，涉及以下阶段：

1. 交流输入：标准交流电源进入变压器。

2. 电压变换：变压器将电压降低到所需的水平。

3. 整流和过滤：使用整流器和过滤器将AC转换为DC。

4. 电压调节：即使输入波动，线性调节器也可以确保稳定的输出。

线性电源的缺点

• 低效率（通常<60％）

• 沉重而笨重

• 热量产生需要大量的散热器

• 有限的输入电压范围

由于线性电源会耗散多余的能量，因此它们效率低下，不适合高电流或紧凑的应用。

线性与开关电源 - 并排比较

为了帮助可视化差异，这是一个简化的比较图表：

功能	线性电源	开关电源
效率	40％ - 60％	80％ - 95％
尺寸和重量	大而重	紧凑而轻巧
散热	高的	低的
输出噪声	非常低（安静）	更高（但易于管理）
输入范围	狭窄的	广泛的交流输入范围
设计复杂性	简单的	复杂电路
费用（每瓦）	高的	每瓦较低
最好的用例	音频，实验室设备	工业，照明，计算

该桌子加强了为什么诸如LRS-100系列之类的开关电源主导现代电力景观。

为什么在现代应用中选择开关电源？

随着对能源效率，紧凑型形式和成本效益的需求不断提高，转换电源现在已成为许多行业的首选解决方案。为什么：

能源效率和绿色合规性

在环境和经济上，能源消耗现在是全球关注的问题。开关电源可实现较高的转化率，这转化为较低的能源成本和碳足迹降低。他们遵守了 能源之星, ERP等国际能源效率标准，以及 80多个，使其非常适合全球部署。

多功能性和灵活性

开关电源提供广泛的输入电压范围（例如85〜264VAC），使其非常适合国际使用，而无需电压转换器。此功能在自动化系统，LED驱动器和电信设备中至关重要。

节省空间和轻巧的设计

设备变得越来越紧凑和便携。传统的线性电源，其大型变压器和散热器很难适应这些缩小的空间。开关电源使用高频变压器，从而使占地面积要小得多。

常见的常见问题：您的主要问题回答了

让我们解决一些与切换和线性电源有关的常见问题：

Q1：哪种电源更可靠 - 线性或切换？

A1： 如果设计良好，两者都可以可靠。但是，由于更好的热管理，在工业环境中，开关供应往往更有效，更持久。

Q2：开关电源的噪音对敏感设备有害吗？

A2： 通常不是。大多数开关电源都包含过滤器，以最大程度地减少EMI/RFI。对于超敏感的音频或RF设备，可能是线性供应。

Q3：开关电源是否更昂贵？

A3： 不一定。尽管内部组件更为复杂，但批量生产和较高的效率通常会使开关电源随着时间的流逝而更具成本效益。

Q4：我可以在音频系统中使用开关电源吗？

A4： 这取决于应用程序。对于高端音频齿轮，线性供应可能会由于降低电气噪声而提供更好的性能，但是许多现代设计都使用开关用品和足够的过滤。

结论

线性 和 开关电源 之间的决策 取决于您的特定应用程序要求。

• 如果您优先考虑 清洁电源和超低噪音，而空间或热量也不关心， 则线性电源 可能仍然很合适。

• 但是，如果您正在使用 空间受限的, 高效率和 全球部署的 系统，那么毫无疑问： 诸如 LRS-100系列之类的 开关电源 是更明智的选择。

这些紧凑的电力解决方案结合了效率，多功能性和成本节省，这是当今快速发展的技术需求的无与伦比的组合。