高手进~~关于开关电源与线性电源的困惑

只看该作者 · 2009-11-28 14:20

我看到各种产品的电路设计,看到有的用体积大的开关电源提供所需的的直流电压,上面有体积较大的电容电感二极管散热片等.
有的产品直接用一个小型的变压器转换成低压交流再经过整流桥变直流在通过7812或者7805等芯片加电容滤波得到所需的直流电压.网上查询知道这种叫线性电源
我不明白的的是同样可以达到所需的电压, 为什么要分开关电源和线性电源呢?我倾向于线性电源,因为简单也好理解,都用线性电源不是很方便吗?成本也低
有电源工程师能详细解释一下吗?谢绝复制粘贴,我又不是不会用百度.还有一个问题:开关电源出来的电压波形式什么样的?我知道线性电源整流桥出来的是断断续续的,经过电容滤波变成平滑连续的.
如果我理解有错误请指正,谢谢.相信这些疑问都是各位初学时有过的吧,望解惑!!

只看该作者 · 2009-11-28 15:04

1.模拟电源的效率偏低，由于工作时管子一直处于导通状态，所以很大一部分功率都以热量的形式消耗在管子上，而开关电源工作时管子处于导通和断开两种状态，使它的效率大为提高，同时管子以热量的形式消耗的功率相对要小，因此相同功率的开关电源要比模拟电源的体积小，且工作效率高。
2.7812或者7805的功率相对很低的，所以体积可以做得很小
3.开关电源也有自己的不足，如输出电压有纹波及开关噪声，线性电源是没有的

3万 · 2009-11-28 15:19

楼主既然会百度，还是百度一下更好。

只看该作者 · 2009-11-28 15:53

我肯定百度很多次啦.我被都能背出来了,可是认识不深刻啊.了解到开关电源的优点:
1.体积小,可是我这里放的开关电源比线性电源大.又是大容量电容,大功率电感,大体积变压绕组;反而线性电源就一个荔枝大小的AC18V变压器大一点
2.效率高,这我没法感受
3,发热量小,反而线性电源的7812和7805上就小小的一块散热片,而开关电源上的散热片要大很多倍
所以了解到的和看到的实物不一样啊,你说我能不困惑吗

倒是WHEN83说的第二点帮助很大.估计和功率有关系.我这的开关电源输出48V ,线性电源输出12V.如果都输出一样的电压,那么开关电源就会比线性电源发热小,体积小,是这样吗?

那什么情况用线性电源,什么情况用开关电源呢? 是不是12V以上用开关电源,12V以下用线性电源?

3万 · 2009-11-28 16:02

回4楼：
两种电源比较体积和重量，显然要在相同的功率下比较，不同输出功率的电源进行比较毫无意义。
7812或7805上面只有一小片散热器，可输出功率顶多几W。开关电源上的散热器很大，输出功率多大？要是开关管的散热器与7812差不多大小，估计几十W输出了。

只看该作者 · 2009-11-28 16:48

恩,谢谢2位了.

1万 · 2009-11-28 17:45

实事求是地说，原来我看到的电源也只是线性电源。
最早看到开关电源的是从电视机上看到的。那时，是将线性电源改成　开关电源。

人们有这种取舍？原因因为线性电源一是效率低，生命在于运动器自身功耗大，二是电器需要的电源功率越来越大，以原有的效率，虽然有可能满足要求，但是稳压电路自身的发热量如果占据整机发热量的一半，你以为是什么概念呢？

另外一个方面是开关电源可以方便地进行电源隔离（如解决防雷、防高压，抗干扰等令人头痛的问题）和“任意”进行升压和降压，安全性好，整机可靠性强（更难于损坏主电路）。这一点，是线性电源所无法做到的。而开关电源可以依赖变压器隔离，能轻松解决此类问题。

你谈到的体积问题就更容易解释了。你应该看到许多PCB板上的不及小指大小的DC to DC模块。如果我想获得一两瓦甚至零点几瓦的电源，线性电源的体积会有多大呢？同样，如果我想获得千瓦级大功率电源，线性方法如何解决？

当然，开关电源自身比较复杂，自身可靠性较低，还不可避免地存在线性电源所没有的伴随着开关动作有所起伏（纹波），但它的优点远远超过它自身的缺点，因此，被深入挖掘其潜力和广泛采用已经不足为奇了。

以上内容你肯定百度不到，除了在这个帖子，楼主你满意了吧？

只看该作者 · 2009-11-28 19:06

楼主提问，我搭车学习，这东西用的少了，只看书确实认识不深。

只看该作者 · 2009-11-28 23:56

楼主压根还没有入门，说“开关电源体积大”那完全是冤枉，现在的超薄电视，超薄LED电视，超薄笔记本等等，最关键的实际就是电源！！

你见过一个电源带上几Kg的散热器的电源板么？你见过现在的超薄机的电源板么？你再去比较一下，就会为你今天的发问赶到可笑了。

哈哈，现在很多大功率电器，设备之所以能做到小巧，开关电源功不可没啊。当然PWM的好处就更不是一两句话能说清楚的，还是看看电力电子方面的书吧。

只看该作者 · 2009-11-29 00:00

我肯定百度很多次啦.我被都能背出来了,可是认识不深刻啊.了解到开关电源的优点:
1.体积小,可是我这里放的开关电源比线性电源大.又是大容量电容,大功率电感,大体积变压绕组;反而线性电源就一个荔枝大小的AC18V变压器 ...
zjq_go 发表于 2009-11-28 15:53

你做个同样1KW的两个电源试试大小，体积，重量吧？一个比较的前提，电源的最基础最关键的指标——功率，你只字不提！

1万 · 2009-11-29 00:12

一个比较的前提，电源的最基础最关键的指标——功率

这个好象打漏字了。
应当是功率密度，或功率***嘿嘿，不太会说，请给以纠正:L

只看该作者 · 2009-11-29 11:21

蚂蚁没来，咱们就班门弄斧了哦，见笑了，哈哈。:lol

2万 · 2009-11-29 11:53

maychang才是本坛的电源权威, 大家参考他说的就好了

2万 · 2009-11-29 11:54

俺只不过年轻些，精力多些

只看该作者 · 2009-11-29 11:58

蚂蚁贵庚呀嘿嘿

2万 · 2009-11-29 11:59

还有半个月满36岁

只看该作者 · 2009-11-29 12:12

今天又长见识了……

3万 · 2009-11-29 12:31

PowerAnts做的电源比我多太多了。
本人感觉可以自豪一把的，并不是开关电源，而是电路基础那一块。

3万 · 2009-11-29 13:16

9楼和10楼colinzhang所说的，这样描述可能比较直观：
台式PC机都是用开关电源，如果改用线性电源，那么这个电源的体积要比台式PC机的机箱还大。

4万 · 2009-11-29 16:17

开关电源的体积之所以小，能量密度之所以可以做的很高的关键在于效率，大家都知道欧姆定律，由欧姆定律推知的功率算法是W＝U×I，对于理想线性电源变换系统而言，I入＝I出，U为线性电源两端的压差，由此可知：线性电源变换系统自身的功耗与工作电流和电压变换率均呈正比，压差越大或输出电流越高，自身的功耗就必然越大，而线性电源变换系统的效率＝输出功率/输入功率＝U出×I出/（U入×I入）＝U出/U入（理想线性电源变换系统的I出＝I入，实际情况只会更差I入>I出），那么一个12V输入5V输出的理想线性电源变换系统的效率是多少？压差更大呢？
对于开关电源，前述算法不变，唯一区别是I入<>I出，理想开关电源中I入/I出＝U出/U入，也就是说不论电压变换率是多少，理想开关电源变换系统的效率是100％，实际上可以做到95％以上。
楼上maychang说：“台式PC机都是用开关电源，如果改用线性电源，那么这个电源的体积要比台式PC机的机箱还大”，那么大多少呢？PC要用到正负12V电源，为稳定的输出该电压要求输入电压至少在15V以上，一台高性能4核CPU配高速显卡的PC功率在300W以上，CPU和GPU均以1.xV的电压工作，算算此时的线性电源效率和自身功耗，线性电源本身的功耗此时将是数KW，可以用来炒菜开饭店了，散热器得是一口大炒锅加里面的酸菜烧肉！——翠花，上酸菜……

其实，理解这个问题仅仅需要掌握欧姆定律，这个只是初中物理的内容，但也确实困扰了很多初学者，至少俺老汉在21IC就此问题和类似问题就解释过很多遍，其实自己动动脑子就应该能自行解决，只是看是否愿意思考和能否用正确的方法思考了。

高手进~~关于开关电源与线性电源的困惑

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