電路設計VDC輸出電源的作用

2020-10-15

隨著(zhù)我們設備的不斷發(fā)展，我們對更有效的供電方式的要求也在不斷提高。由于便攜性幾乎是每個(gè)設備功能列表的頂部，因此我們在如此眾多的應用中發(fā)現直流電壓是可以理解的。幾乎所有的電子設備和產(chǎn)品都使用直流（DC），這使得VDC輸出電源得到最廣泛的應用。依賴(lài)于DC的各種電路中的一些包括AC-DC轉換器，DC-DC轉換器，壁式電源適配器，當然還有VDC輸出電源。

VDC是指直流電壓，它可以來(lái)自電池或將AC（交流電）轉換為DC的電源。顧名思義，直流電始終沿一個(gè)方向流動(dòng)，我們通常通過(guò)導體（電線(xiàn)）供電。DC最明顯的優(yōu)勢是它的穩定性。

該特性非常適合許多沒(méi)有DC穩定性就無(wú)法實(shí)現功能的應用?？傊?，例如，許多設備（例如PC）無(wú)法直接利用交流電準確運行。

盡管地球上大多數地方的電網(wǎng)都使用交流電，但消費類(lèi)電子設備卻沒(méi)有（至少不是直接使用）。這是為什么VDC輸出電源至關(guān)重要的主要示例。

VDC輸出電源

通常，VDC輸出電源是一個(gè)簡(jiǎn)單的AC-DC轉換器，其電源電壓為110或220 VAC，并將其轉換為3V，5V，9V，12V或24 VDC?？傮w而言，這些VDC輸出電源具有多種配置，尺寸和輸出級別。

如您所知，直流以恒定的速率連續流動(dòng)。對于無(wú)法在AC可變電壓下正常運行的設備，必須使用這種類(lèi)型的輸出電源。最好的例子之一就是臺式機和筆記本電腦以及其他敏感電子設備中的主板。

盡管典型的臺式VDC輸出電源將提供3.3、5和12伏的DC以滿(mǎn)足PC系統的各種需求，但并非所有VDC輸出電源都是等效的。請牢記這一點(diǎn)，在根據功耗要求設計PCB時(shí)必須仔細考慮。

VDC輸出電源類(lèi)型

VDC電源共有兩種類(lèi)型：線(xiàn)性和開(kāi)關(guān)模式。盡管它們都提供VDC電源輸出，但它們在此過(guò)程中采用了不同的方法。就應用而言，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。

在功能上，線(xiàn)性電源傳導電流，而開(kāi)關(guān)電源將DC轉換為開(kāi)關(guān)信號。在開(kāi)關(guān)模式VDC電源中，整流器產(chǎn)生DC輸出電壓。關(guān)于尺寸，線(xiàn)性VDC電源通常更大且更重。這些尺寸的差異通常會(huì )決定哪種最適合您的特定設計。 

每種類(lèi)型處理EMI，功率調節以及功率處理的方式也有所不同。在電子領(lǐng)域，您會(huì )遇到一些使用線(xiàn)性VDC電源的設計，但是，大多數設計仍使用開(kāi)關(guān)模式。

開(kāi)關(guān)電源

開(kāi)關(guān)電源（SMPS）由于其作為電源的效率和有效性而被廣泛用于各種應用中。SMPS的優(yōu)勢包括：

較小的尺寸

重量輕

 更具成本效益

更高效

性能優(yōu)于線(xiàn)性VDC輸出電源

考慮到電子設備尺寸的不斷減小以及對便攜性的日益增長(cháng)的需求，可以理解為什么它們被最廣泛地使用?？傮w而言，SMPS是一種利用功率半導體通過(guò)高速率連續關(guān)閉和開(kāi)啟來(lái)轉換和調節能量的設備。

SMPS中的調節通過(guò)開(kāi)關(guān)調節器完成。同樣，一個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)元件可斷開(kāi)和接通通向平滑電容器的電流。進(jìn)而，電容器上的電壓控制串聯(lián)元件的接通時(shí)間。最后，它通過(guò)電容器的連續開(kāi)關(guān)來(lái)維持應用所需的電壓電平。

開(kāi)關(guān)電源的類(lèi)型：

正向轉換器

自激式反激轉換器

反激轉換器

直流到直流轉換器

線(xiàn)性VDC輸出電源

特征在于，線(xiàn)性電源不受SMPS的高頻切換的影響，因此更適合于低噪聲應用。它們用于需要出色調節，低紋波，低電磁輻射和出色瞬態(tài)響應的應用中。就功能而言，線(xiàn)性電源只會(huì )降低其輸入電壓以提供較低的輸出電壓。

通過(guò)設計，線(xiàn)性電源在使用一系列整流器電路和濾波器以提供非常干凈的直流電壓之前，會(huì )利用大型變壓器將交流電源的電壓降低至更低的交流電壓。但是，請記住，線(xiàn)性電源與SMPS的權衡或缺點(diǎn)包括：

較大的尺寸

體重增加

降低效率分析?

通常，我們發(fā)現線(xiàn)性電源用于醫療設備，通信設備，低噪聲放大器，傳感器和模數轉換器。

電源類(lèi)型的總體優(yōu)缺點(diǎn)

開(kāi)關(guān)電源的尺寸可以比線(xiàn)性電源小80％，重量也要輕得多。需要權衡的是，SMPS會(huì )產(chǎn)生高頻噪聲，該噪聲會(huì )干擾敏感的電子設備。但是，SMPS可以承受10至20毫秒的交流電損失，而不會(huì )中斷其輸出。 

由于線(xiàn)性電源利用較大的半導體器件來(lái)調節其輸出電壓，因此它會(huì )產(chǎn)生更多的熱量，因此效率較低。這相當于其電壓輸出的效率約為60％。就SMPS的效率而言，其電壓輸出通常為80％或更高。

關(guān)于瞬態(tài)響應時(shí)間，線(xiàn)性電源的速度比SMPS快100倍，這在特定應用中非常關(guān)鍵。

隨著(zhù)公司積極尋求降低成本的方法，SMPS憑借其成本效益，更小的尺寸和更高的效率成為了選擇的電源。此外，當今對便攜性和小型化的日益增長(cháng)的需求僅導致SMPS的使用增加。您選擇的VDC輸出電源類(lèi)型最終取決于您的特定設計要求。線(xiàn)性電源更適合于敏感的模擬電路，而SMPS最適合于較小的便攜式設備。