pada 2024/08/28 304

Bekalan kuasa linear

Di dunia elektronik, bekalan kuasa adalah peranti yang memastikan semuanya berjalan lancar dan betul.Antara jenis yang tersedia, bekalan kuasa linear dikenali kerana menyediakan aliran elektrik yang stabil dan boleh dipercayai dengan bunyi yang sangat sedikit.Artikel ini akan menjelaskan bagaimana bekalan kuasa linear berfungsi, bahagian -bahagian yang mereka buat, dan di mana mereka paling berguna.Kami juga akan membandingkannya dengan jenis bekalan kuasa lain, membantu anda memahami mengapa mereka masih dipilih untuk situasi tertentu, walaupun lebih baru, pilihan yang lebih cekap tenaga tersedia.

Katalog

Rajah 1: Bekalan Kuasa Linear

Apakah bekalan kuasa linear?

Bekalan kuasa linear adalah sejenis peranti kuasa yang menyediakan output voltan mantap dan konsisten dengan terus menyesuaikan rintangan.Kaedah ini mengelakkan penggunaan penukaran cepat, menjadikannya lebih mudah dan sesuai untuk memberikan kuasa yang bersih dan boleh dipercayai kepada pelbagai peranti elektronik.

Proses ini bermula dengan sistem maklum balas yang sentiasa memeriksa voltan output.Voltan ini dibandingkan dengan voltan rujukan set menggunakan penguat pembezaan, litar yang membantu memastikan ketepatan.Jika voltan output berbeza daripada rujukan, penguat menghasilkan isyarat untuk membetulkan perbezaan.Isyarat ini mengawal bahagian yang dipanggil elemen lulus, yang boleh menjadi transistor atau transistor kesan medan (FET).Unsur lulus berfungsi seperti perintang yang berubah -ubah, menyesuaikan rintangannya untuk menjaga voltan pada tahap yang betul.

Sebagai contoh, jika voltan input meningkat, elemen lulus meningkatkan rintangannya untuk mencegah voltan output meningkat.Sebaliknya, jika voltan input berkurangan, elemen lulus menurunkan ketahanannya untuk membolehkan lebih banyak arus, memastikan bahawa voltan output tetap stabil.

Pelarasan berterusan ini memastikan bahawa bekalan kuasa menyampaikan voltan yang konsisten, walaupun voltan input atau perubahan beban.Kesederhanaan bekalan kuasa linear menjadikannya boleh dipercayai dan menghasilkan bunyi elektrik yang sangat sedikit, yang berguna untuk peranti yang memerlukan kuasa yang stabil.Walau bagaimanapun, jenis bekalan kuasa ini pada umumnya kurang cekap kerana tenaga tambahan dilepaskan sebagai haba, yang bermaksud ia mungkin memerlukan sistem penyejukan yang lebih besar dan menggunakan lebih banyak kuasa.

Komponen bekalan kuasa linear

Rajah 2: Komponen bekalan kuasa linear

Pengubah Input Bekalan Kuasa

Dalam bekalan kuasa linear, pengubah adalah komponen pertama yang berinteraksi dengan kuasa AC dari sesalur.Tugas utamanya adalah Tukar voltan ke tahap yang sesuai untuk peranti, sama ada dengan menurunkannya (yang lebih biasa) atau meningkatkannya, bergantung kepada keperluan peranti.Transformer juga memberikan perlindungan dengan memisahkan bekalan kuasa dari sesalur kuasa, mengurangkan risiko bahaya elektrik.Dalam aplikasi kuasa yang lebih tinggi, pengubah boleh agak besar, yang meningkatkan saiz dan berat keseluruhan bekalan kuasa.Bergantung pada bagaimana bekalan kuasa direka, pengubah boleh satu atau lebih gulungan sekunder untuk menghasilkan voltan output yang berbeza.

Penerus

Sebaik sahaja pengubah telah menyesuaikan voltan, kuasa AC perlu ditukar menjadi kuasa DC, yang dilakukan oleh penerus.Penyearah adalah bahagian penting dari bekalan kuasa, dan ia datang dalam persediaan yang berbeza. Pembetulan separuh gelombang Menggunakan diod tunggal untuk menukar hanya separuh daripada kitaran AC ke DC, menjadikannya kurang cekap dan menghasilkan lebih banyak turun naik dalam output, yang lebih sukar untuk dilicinkan. Pembetulan gelombang penuh lebih cekap dan menggunakan kedua -dua bahagian kitaran AC.Ini boleh dilakukan dengan pengubah pusat yang ditoreh dan dua diod atau dengan persediaan penerus jambatan yang menggunakan empat diod.Penyearah jambatan lebih biasa digunakan dalam reka bentuk moden kerana ia lebih cekap.Penerus moden biasanya digunakan Diod semikonduktor Seperti diod PN Junction atau Schottky Diodes.Diod Schottky sering dipilih kerana mereka kehilangan voltan yang kurang apabila semasa melewati mereka, yang menjadikan mereka lebih cekap, walaupun mereka mungkin membenarkan beberapa arus bocor dan mempunyai ambang voltan yang lebih rendah sebelum mereka memecah.

Kapasitor melicinkan

Selepas penerus menukar AC ke DC, output tidak sempurna lancar dan mengandungi turun naik dalam voltan yang tidak diingini untuk kebanyakan litar elektronik.Kapasitor pelicinan membantu Malah turun naik ini dengan mengecas semasa titik tinggi bentuk gelombang yang diperbetulkan dan melepaskan caj apabila bentuk gelombang jatuh.Ini membantu Pastikan voltan dc lebih stabil.Walaupun kapasitor sangat mengurangkan turun naik, ia tidak sepenuhnya mengeluarkannya.Keupayaan kapasitor untuk mengurangkan turun naik ini bergantung pada saiznya dan jumlah arus yang diperlukan.

Pengatur voltan

Pengatur voltan adalah komponen utama bekalan kuasa linear, memastikan bahawa voltan output tetap stabil walaupun voltan input atau perubahan beban.Terdapat dua jenis pengawal selia linear utama: Pengawal selia dan pengawal selia siri.

Pengatur shunt kurang biasa dan berfungsi dengan meletakkan komponen berubah -ubah di seluruh beban, yang menyerap arus tambahan untuk memastikan voltan output stabil.Pengatur jenis ini digunakan apabila kawalan tepat voltan diperlukan, walaupun ia mungkin tidak begitu berkesan.Oleh kerana kecekapan yang lebih rendah, ia biasanya digunakan hanya dalam situasi tertentu.

Pengatur siri adalah jenis pengawal selia linear yang paling banyak digunakan.Dalam persediaan ini, rintangan berubah -ubah diletakkan dalam siri dengan beban, dan litar kawalan menyesuaikan rintangan untuk mengekalkan voltan output yang dikehendaki.Kesederhanaan dan keberkesanan pengatur siri menjadikannya pilihan yang popular untuk banyak reka bentuk bekalan kuasa linear.Ia menyediakan kawalan voltan yang baik dengan reka bentuk yang agak mudah, menjadikannya sesuai untuk pelbagai kegunaan.

Kelebihan dan Kekurangan Bekalan Kuasa Linear

Kelebihan

Bekalan kuasa linear mempunyai beberapa faedah, terutamanya dalam situasi di mana kestabilan dan operasi yang tenang diperlukan.Salah satu faedah utama ialah mereka mencipta Bunyi yang sangat sedikit.Tidak seperti bekalan kuasa menukar yang menghidupkan semasa dan mematikan dengan cepat, bekalan kuasa linear memastikan arus mengalir dengan mantap.Kekurangan penukaran cepat ini bermakna mereka tidak membuat banyak gangguan elektromagnetik, menjadikannya pilihan yang baik untuk peranti elektronik yang halus seperti sistem audio, peralatan perubatan, dan instrumen yang memerlukan pengukuran yang tepat.

Manfaat lain adalah mereka prestasi yang boleh dipercayai.Bekalan kuasa linear telah lama wujud, dan teknologi mereka terkenal dan boleh dipercayai.Kerana mereka telah digunakan selama bertahun-tahun, prestasi mereka adalah konsisten dan difahami dengan baik.Jurutera dan pereka boleh bergantung kepada bekalan ini untuk bekerja secara konsisten, yang sangat membantu dalam situasi di mana kebolehpercayaan adalah suatu keharusan.

Kekurangan

Walau bagaimanapun, bekalan kuasa linear mempunyai beberapa kelemahan, terutamanya apabila ia datang kepada seberapa baik mereka menggunakan tenaga dan saiz mereka.Salah satu kelemahan terbesar adalah mereka kecekapan rendah.Bekalan ini biasanya hanya menggunakan kira -kira 50% daripada tenaga input dengan berkesan, dengan separuh lagi dibazirkan, biasanya sebagai haba.Kecekapan rendah ini berlaku kerana bekalan mengawal voltan dengan menghilangkan tenaga tambahan, yang membazirkan banyak tenaga.

Ini membazirkan tenaga membawa kepada masalah lain: penjanaan haba .Tenaga yang tidak digunakan mencipta haba, yang perlu diuruskan untuk mengekalkan bekalan kuasa dan peranti yang bersambung daripada rosak.Ini sering bermakna menambah bahagian tambahan seperti tenggelam haba atau peminat penyejuk, yang boleh menjadikan reka bentuk lebih rumit dan meningkatkan kos.

Terakhir, bekalan kuasa linear adalah lebih besar dan lebih berat daripada menukar bekalan kuasa.Mereka memerlukan transformer besar untuk mengurangkan voltan dan bahagian tambahan untuk menguruskan haba, menjadikan bekalan kuasa ini besar.Ini boleh menjadi kelemahan besar dalam situasi di mana ruang dan berat adalah penting, seperti dalam peranti mudah alih atau padat.

Aplikasi bekalan kuasa linear

Rajah 3: Aplikasi bekalan kuasa linear

Bekalan kuasa linear, sementara tidak sebagai tenaga yang cekap seperti rakan-rakan beralih mereka, sering dipilih untuk situasi tertentu di mana output kuasa yang mantap dan bebas bunyi diperlukan.Bekalan kuasa ini amat berguna dalam persekitaran di mana kuasa stabil dan bersih diperlukan tanpa gangguan yang boleh datang dengan bekalan kuasa beralih.

Dalam peralatan audio-visual, bekalan kuasa linear sangat berguna untuk penguat audio berkualiti tinggi dan peranti audio sensitif.Mereka menyediakan output voltan yang lancar dan mantap, yang penting untuk menjaga kualiti bunyi utuh.Bekalan kuasa beralih kadang -kadang boleh memperkenalkan bunyi dan pancang yang boleh mengganggu isyarat audio, yang membawa kepada gangguan bunyi atau gangguan yang tidak diingini.Oleh kerana itu, bekalan kuasa linear lebih disukai dalam sistem audio mewah di mana penting untuk mengekalkan kualiti bunyi yang murni dan jelas.

Di peralatan makmal, mempunyai kuasa yang konsisten dan tepat sangat penting.Peranti seperti bekalan kuasa makmal, yang digunakan untuk menyediakan output voltan mantap dan tepat, sering bergantung pada peraturan linear.Kestabilan yang ditawarkan oleh bekalan kuasa linear memastikan bahawa voltan tetap konsisten, yang sangat penting dalam persekitaran eksperimen dan ujian di mana perubahan kecil bahkan dapat menyebabkan hasil yang salah.Bekalan kuasa ini direka untuk memberikan kuasa yang bersih dan bebas bunyi, yang diperlukan untuk pengukuran dan eksperimen sensitif yang memerlukan tahap ketepatan yang tinggi.

Bekalan kuasa linear direka untuk menyampaikan voltan yang konsisten dengan bunyi yang minimum, menjadikannya sempurna untuk situasi di mana kualiti kuasa secara langsung mempengaruhi sejauh mana peranti berfungsi.Walaupun mereka mungkin tidak begitu cekap tenaga sebagai bekalan kuasa beralih, keupayaan mereka untuk menyediakan kuasa yang stabil dan bersih menjadikan mereka sangat berguna dalam aplikasi sensitif bunyi khusus.Penggunaan mereka dalam peralatan audio-visual dan makmal menunjukkan bagaimana kualiti kuasa memainkan peranan penting dalam mengekalkan prestasi dan ketepatan dalam tetapan ini.

Perbandingan dengan jenis bekalan kuasa lain

Bekalan kuasa linear digunakan untuk menukar tenaga elektrik dari satu bentuk ke bentuk yang lain, biasanya mengubah arus berganti (AC) ke arus langsung (DC).Terdapat beberapa jenis bekalan kuasa, masing -masing dengan ciri -ciri sendiri:

Rajah 4: Bekalan kuasa linear yang tidak terkawal

Bekalan kuasa linear yang tidak terkawal adalah jenis yang paling asas.Mereka menukar AC ke DC tetapi tidak mempunyai ciri -ciri tambahan untuk memastikan voltan stabil.Ini bermakna voltan output boleh berubah jika voltan input berubah atau jika jumlah kuasa yang digunakan (beban) berubah.Jika voltan input naik, voltan output juga akan naik, dan jika beban meningkat, voltan output mungkin jatuh.Oleh kerana itu, bekalan kuasa ini tidak sesuai untuk peranti yang memerlukan voltan yang stabil untuk berfungsi dengan baik.

Rajah 5: Bekalan Kuasa Ferroresonan

Bekalan kuasa ferroresonant menggunakan teknik khas yang melibatkan medan magnet untuk memastikan voltan output stabil.Mereka melakukan ini dengan gabungan pengubah dan litar resonan.Ciri -ciri magnet pengubah membantu mengekalkan voltan output yang mantap, walaupun voltan input atau perubahan beban.Bekalan kuasa ini juga mempunyai perlindungan terbina dalam terhadap pancang kuasa secara tiba-tiba, yang menjadikannya boleh dipercayai di tempat-tempat di mana bekalan kuasa tidak stabil.Walau bagaimanapun, mereka biasanya besar dan berat, yang boleh menjadi kelemahan dalam situasi di mana saiz dan berat badan.

Rajah 6: Bekalan kuasa mod suis (SMPS)

Bekalan kuasa mod suis (SMP) direka untuk menjadi lebih cekap daripada bekalan kuasa linear.Mereka bekerja dengan cepat menukar kuasa input dan mematikan menggunakan suis elektronik seperti transistor.Kaedah ini membolehkan mereka menukar kuasa dengan lebih cekap, yang bermaksud mereka menghasilkan kurang haba dan boleh dibuat lebih kecil dan lebih ringan.Walau bagaimanapun, kerana penukaran berkelajuan tinggi, SMP boleh mencipta bunyi elektrik, yang mungkin mengganggu peranti elektronik lain yang berdekatan.SMP juga lebih rumit dalam reka bentuk dan boleh menjadi lebih sukar untuk diperbaiki jika ada yang salah.

Kesimpulan

Bekalan kuasa linear masih menjadi pilihan dalam situasi di mana bekalan kuasa yang stabil dan bebas bunyi sangat diperlukan.Reka bentuk mudah dan prestasi yang boleh dipercayai menjadikan mereka kegemaran di kawasan seperti peralatan audio dan ujian makmal.Walau bagaimanapun, mereka mempunyai perdagangan dari segi kecekapan tenaga dan saiz, jadi penting untuk memikirkan apa yang anda gunakan untuknya.Apabila kita membandingkan bekalan kuasa linear dengan jenis lain, ia menjadi jelas bahawa, walaupun mereka mungkin tidak selalu menjadi pilihan penjimatan tenaga, keupayaan mereka untuk memberikan kuasa yang bersih dan konsisten bermakna mereka masih berguna dalam dunia teknologi hari ini.Dengan memahami perbezaan ini, anda boleh membuat keputusan yang lebih baik apabila memilih bekalan kuasa yang tepat untuk keperluan khusus anda.

Soalan Lazim [Soalan Lazim]

1. Di manakah bekalan kuasa linear digunakan?

Bekalan kuasa linear biasanya digunakan dalam persekitaran di mana kuasa stabil dan rendah bunyi sangat diperlukan.Ini termasuk peralatan audio berkualiti tinggi, peranti perubatan, instrumen makmal, dan alat pengukuran ketepatan, di mana bunyi elektrik kecil yang kecil dapat mengganggu operasi atau ketepatan peralatan.

2. Apakah kecekapan bekalan kuasa linear?

Kecekapan bekalan kuasa linear umumnya rendah, selalunya sekitar 50% atau kurang.Ini kerana bekalan kuasa mengawal voltan dengan menghilangkan tenaga yang berlebihan sebagai haba, yang mengakibatkan kehilangan tenaga yang ketara.

3. Apakah kelebihan dan kekurangan bekalan kuasa linear?

Kelebihan utama bekalan kuasa linear adalah keupayaannya untuk menyediakan kuasa yang bersih, stabil, dan rendah, yang sesuai untuk elektronik sensitif.Kelemahannya termasuk kecekapan yang rendah, saiz yang besar kerana keperluan untuk pelesapan haba, dan tenaga tambahan sia -sia sebagai haba.

4. Apakah kelemahan pengatur voltan linear?

Kelemahan pengatur voltan linear termasuk kecekapan yang rendah, kerana ia membuang banyak kuasa sebagai haba, dan ketidakupayaannya untuk meningkatkan voltan, bermakna ia hanya dapat mengurangkan voltan dari tahap input.Di samping itu, mereka boleh memerlukan tenggelam haba yang besar atau sistem penyejukan untuk menguruskan haba yang dihasilkan, menjadikannya besar.

5. Apakah jenis bekalan kuasa yang paling berkesan?

Jenis bekalan kuasa yang paling berkesan ialah bekalan kuasa mod suis (SMPS).Ia menggunakan kekerapan tinggi untuk menukar kuasa dengan kehilangan tenaga yang minimum, mengakibatkan kecekapan yang lebih tinggi berbanding dengan bekalan kuasa linear.