一、什么是甲類電源和線性電源?

甲類電源是一種開關(guān)式電源，它通過快速開關(guān)來控制電壓，使輸出電壓保持恒定。甲類電源的輸出電流波形接近直流，能夠提供高效率和高功率輸出。線性電源則采用變壓器和整流器等傳統(tǒng)電路設(shè)計，輸出電壓平穩(wěn)，能夠提供低噪音和低紋波功效。

二、甲類電源和線性電源的區(qū)別

1. 工作原理不同

甲類電源的工作原理是在高頻開關(guān)器上通過快速地將輸入電壓切換成高頻脈沖信號，再經(jīng)過變壓器和濾波器，將輸出電壓保持在恒定值。而線性電源則主要依靠變壓器和整流器等傳統(tǒng)電路設(shè)計，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電壓。

2. 應(yīng)用場合不同

甲類電源通常適用于需要高效率和高功率輸出的場合，如高要求的放大器、電子不干擾系統(tǒng)等。線性電源則適用于對信號質(zhì)量要求高的場合，如音頻、視頻等領(lǐng)域。

3. 性能指標(biāo)不同

甲類電源具有高效率(可達(dá)70%以上)和效能(即輸出的功率與輸入的功率的比值高)，但其紋波較大。線性電源則具有低噪音、低紋波等優(yōu)點，但是效率相對較低。

4. 維修費用不同

甲類電源通常采用芯片集成電路和表面封裝技術(shù)，故維修費用較高。而線性電源的電路設(shè)計通常較為簡單，故維修費用相對較低。

電源的基礎(chǔ)知識

電源如人體的心臟，是所有電子設(shè)備的動力。一般電力(如市電)都要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能提供給用電設(shè)備使用，如交流轉(zhuǎn)換為直流(AC-DC)，高壓轉(zhuǎn)換為低壓等等，根據(jù)轉(zhuǎn)換的主要方式可分為線性電源和開關(guān)電源。這次主要講一下線性電源的一些基礎(chǔ)知識。

(1)串聯(lián)穩(wěn)壓與并聯(lián)穩(wěn)壓

串聯(lián)穩(wěn)壓(常用)：

調(diào)整器件與負(fù)載串聯(lián)，電源電流與負(fù)載相等，靜態(tài)損耗小，電壓差決定效率。

并聯(lián)穩(wěn)壓(不常用)：

調(diào)壓器件與負(fù)載并聯(lián)，要按照最大負(fù)載電流考慮限流環(huán)節(jié)，靜態(tài)損耗大!但優(yōu)點是負(fù)載瞬態(tài)特性不反應(yīng)到電源輸入端。

(2)串聯(lián)穩(wěn)壓的原理

基于負(fù)反饋調(diào)節(jié)

根據(jù)負(fù)反饋原理(虛短路)，電阻R2的電壓等于Uref基準(zhǔn)源電壓。同時，R2的電壓又等于R1、R2對Uo的分壓比。

所以可得：Uref=Uo*R2/(R1+R2)

即：Uo=Uref*(1+R1/R2)

【1】基準(zhǔn)源Uref：提供穩(wěn)定不變的電壓

【2】采樣電阻：對輸出電壓采樣分壓

【3】誤差放大：根據(jù)采樣值與實際值的差異，給出調(diào)節(jié)信號

【4】調(diào)整管調(diào)整：根據(jù)調(diào)節(jié)信號調(diào)節(jié)輸出電壓

(3)線性電源的實際應(yīng)用

老式小功率電器電源

外表

內(nèi)部

【1】工頻變壓器(50/60Hz)：將220V交流電網(wǎng)電壓通過變壓器降至合適的交流低壓

【2】整流橋：對交流低壓進(jìn)行全波整流

【3】輸入濾波：對全波整流后的電壓進(jìn)行預(yù)濾波

【4】三端穩(wěn)壓器：根據(jù)型號不同，可產(chǎn)生固定輸出電壓，與可調(diào)節(jié)輸出電壓

【5】輸出濾波：對輸出電壓進(jìn)行濾波，進(jìn)一步減小紋波

音頻功放用電源

在一些音頻電路功放中(主要是甲類、甲乙類)，為了減少電源帶來的噪聲干擾，最終輸出最純正的音質(zhì)，其電源常采用線性電源。

實驗、儀器、測試用線性穩(wěn)壓電源

在對于一些對噪聲敏感的場合中，比如在一些實驗或者使用一些高精度儀器的過程中，會使用線性電源而不是開關(guān)電源，這些場合不會去追求效率，而主要是避免噪聲帶來的實驗與測量誤差。

(4)線性電源與開關(guān)電源的區(qū)別

線性電源：

線性直流穩(wěn)壓電源是通過工頻(頻率為50Hz的交流電)變壓器將電壓變至所需要的值，再經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等電路，輸出為穩(wěn)定直流電。

這類電源有一個共同的特點就是它的功率器件調(diào)整管工作在線性區(qū)，靠調(diào)整管之間的電壓降來穩(wěn)定輸出。由于調(diào)整管的損耗根據(jù)壓差決定，通常損耗會很大，所以會需要安裝一個很大的散熱器給它散熱。而且由于變壓器工作在工頻(50Hz/60Hz),所以重量較大。

開關(guān)電源：

開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源是讓交流電直接經(jīng)過整流電路，經(jīng)電容濾波后變?yōu)楦邏褐绷麟?，高壓直流電?jīng)過開關(guān)后，加到開關(guān)變壓器上。控制開關(guān)的“閉合”和“斷開”的速度，就可在通過開關(guān)變壓器形成不同頻率的交流電，開關(guān)速度越快，頻率就越高。這樣在開關(guān)變壓器的次級相應(yīng)地感應(yīng)出高頻電壓，最后經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等電路得到穩(wěn)定的直流電。

開關(guān)電源工作頻率在幾十KHz到幾MHz。功率管不是工作在飽和就是截止區(qū)即開關(guān)狀態(tài);開關(guān)電源因此而得名。

(5)線性電源的優(yōu)缺點(對比開關(guān)電源)

線性電源的主要優(yōu)點：

1.電路簡單可靠

2.電氣噪聲低

3.對電網(wǎng)污染小等

線性電源主要缺點：

1. 靈活度差

2.笨重、體積大

3.效率較低

開關(guān)電源的主要優(yōu)點：

1.體積小、重量輕

2.效率高

3.應(yīng)用靈活

開關(guān)電源的主要缺點：

1.電路復(fù)雜

2.電磁干擾大

02線性電源常用元器件介紹

三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317的應(yīng)用

可調(diào)穩(wěn)壓源

Uf=R1*If

Uo=(R2+R1)*If

Uo=(R2+R1)*Uf/R1

Uo=Uref(1+R2/R1)=1.25*(1+R2/R1)

Uf=R1*If

IL=If

IL=Uref/R1=1.25/R1

低壓差線性穩(wěn)壓源(LDO)

LDO原理

(1)調(diào)整管由運放下拉驅(qū)動，輸出電壓不會受到運放輸出擺幅限制

(2)壓差僅受調(diào)整管的飽和壓降/導(dǎo)通電阻限制

LDO器件——TL1963A介紹

TL1963A是低壓差(LDO)穩(wěn)壓器，針對快速瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了優(yōu)化。該器件可提供1.5 A的輸出電流，壓差為340 mV。工作靜態(tài)電流為1 mA，關(guān)斷時降至1μA以下。除快速瞬態(tài)響應(yīng)外，TL1963A穩(wěn)壓器還具有極低的輸出噪聲，因此非常適合敏感的RF電源應(yīng)用。輸出電壓范圍為1.21 V至20 V。TL1963A的輸出電容低至10μF?？梢允褂眯⌒吞沾呻娙萜鳎鵁o需像其他調(diào)節(jié)器那樣添加ESR。內(nèi)部保護(hù)電路包括反向輸入保護(hù)，限流，熱限制和反向電流保護(hù)。此器件可提供1.5 V，1.8 V，2.5 V，3.3 V的固定輸出電壓，以及具有1.21 V基準(zhǔn)電壓的可調(diào)器件。