开关电源与线性电源的区别
时间:2022-08-20 阅读:926
电网非常不纯洁,电机启动、雷击、电器启动都会污染我们的电网,如果不加过滤,就像人吃了不干净的食品,迟早会生病的,同时从公德心的角度来讲,我们也尽量不要让开关电源产生的高频噪声垃圾污染电网,输入电网滤波器就像一个隔离装置,防止电网与设备间的互相污染。
输入整流滤波器是将输入交流电压进行整流滤波,与之前介绍的线性电源相同,都是将正弦波转换成一排馒头,把交流变成直流。
变换器是开关电源设计的核心,它把整流得到的直流电压变换成高频交流电压,看着像是在折腾,先把交流变成了直流,怎么又把直流变回了交流呢,这不是又变回去了吗,之前的交流频率是50HZ,变换器得到的交流频率都在10KHZ--10MHZ,虽然电压变化不大,但频率的差别可就大了,只有把原来的低频交流电变成高频的交流电,才能高效率地变压。当然变换器还有一个作用是将输出电流与输入电网进一步隔离。
高频交流电压再通过高频变压器变压,输出高频的低压电流。这个变压器可比线性电源的变压器小多了,别看小,小而精悍,效率高,耗能少,线性电源在变压的时候会产生大量的热量,浪费大量的电能,线性电源的转换效率在35%左右,就是说耗费了100度电,只有35度用来工作,其余部分都内耗掉了。而开关电源的转换效率在75%以上,甚至能够达到90%,内耗要小很多,两种电源内耗的主要差别就在变压器。
变压器将电压降了下来,但是这是高频的交流电,需要输出整流滤波器将高频交流电压整流滤波得到直流电压,这个原理与线性电源的整流滤波基本相同,只是这里面选用的电容一定是高频电容。
控制电路是电源的,时刻监测输出直流电压,根据监测结果控制调制振荡器的脉冲宽度,控制变换器的输出,以保持输出电压的稳定。
保护电路主要起到自我保护的作用,当电源出现过电压、短路的时候,开关电源立刻停止工作,保护负载和电源本身。
开关电源是将低频交流电先整流成直流电,再将直流逆变成高频交流电,再变压整流输出成所需要的直流电压,这样就省下线性电源中体积较大的低频变压器,既节省成本,又便于运输。开关电源中的逆变电路是数字调整,能达到非常高的调整精度,抛开噪声杂波,一般开关电源的输出波形还是非常平稳的。
开关电源的优点是:体积小,重量轻,转换效率高、功率较大。但如果滤波做得不好,其噪声杂波相对较大,对于门禁来讲这个噪声杂波是非常致命的,可能会导致门禁控制器死机、读卡器烧毁或一些其它莫名其妙的现象,如果门禁系统选用开关电源千万不能图便宜,一定要选择噪声杂波小的电源。
线性电源的稳压管工作时发热量大,效率低,需要在稳压管上安装体积较大的散热片,而且还需要又笨又重的低频变压器。开关电源的开关管工作在饱和和截至状态,发热量小,效率高。但开关电源输出的直流电会有较大的噪声杂波,在输出端并接稳压二极管能够有效降低噪声杂波,开关管工作也会产生很大的尖峰脉冲干扰,在电路中串接磁环就可以减少干扰。
不管是线性电源还是开关电源都可以做成门禁专用电源,要做出好的门禁专用电源必须考虑门禁的一些特殊要求,要能够承受电流的频繁变化,要噪声杂波更小,能够阻止反向电流,有时还需要增加一些控制电路,有的门禁专用电源就是在普通电源的基础上增加了push输入点,也有的增加电信号控制输入点,电路内设控制电路和继电器,输出控锁信号,可在电源上直接连接各种电锁,并带有NE555延时控制电路,控制锁的开锁延时,部分电源带有充放电电路,可以连接铅酸蓄电池,以实现停电的自动供电。选用开关电源作为门禁电源时,电流的大小与标称相差的不大,但其噪声杂波却要特别注意,门禁电源对噪声杂波的要求较高,市面上有的开关电源为了降低成本节省了部分用来滤掉噪声杂波的元件,这会影响整个门禁系统的稳定性,如果噪声杂波偏大会导致读卡器烧毁或控制器死机,也有特殊情况会出现与电锁形成自激震荡,导致电锁不锁,选择针对门禁制作的门禁专用电源,毕竟门禁专用电源在设计时根据门禁的特殊需求,花成本增加稳压二极管、高频电容、磁环等来降低噪声杂波,以避免噪声杂波对系统稳定性的影响,并经过与各种控制器、读卡器及电锁的配合使用,经过实践的验证。
开关电源因为电路中要把220V 50HZ的低频电压变换为高频电压,频率越高辐射能力越强,会产生较大的电磁辐射,当把开关电源放在控制板附近时,用金属将控制板和电源分别封闭,这样才能屏蔽高频电磁波对控制板及电路的干扰。因为开关电源省掉了笨重的大变压器,替换为高频的小变压器,因为其损耗小,在能源紧张的情况下,开关电源将成为趋势,被更多人采用,大家也都在寻找适合国内门禁系统使用的开关电源,希望这一天早日到来,我们也可以更加节能,更加环保。