线性调整电源优缺点

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一、电脑为什么不用线性电源?有什么原因吗?

二、线性电源和开关电源的优缺点

在电力电子设备和系统中，电源的选择至关重要。线性电源与开关电源作为常见的两种电源类型，各有其特点。线性电源由于其输出电压调整过程中的线性区域工作，使得损耗较小，因此在效率方面通常优于开关电源。然而，当输出功率较大时，开关电源的效率往往更高。

从成本角度来看，线性电源比开关电源更加经济实惠。线性电源的电路结构较为简单，使用元件较少，制造成本较低。相比之下，开关电源的电路结构更为复杂，需要更多元件，制造成本自然较高。

在体积和重量上，开关电源的优势更加明显。由于开关电源采用了高频变压器进行电压转换，因此整体更为轻便紧凑。而线性电源则需要使用巨大的散热器和笨重的变压器来完成电压转换。

关于可靠性，开关电源通常表现更佳。开关电源采用了高频开关技术，减少了元件的应力，从而延长了元件的寿命。而线性电源在大电压大电流下工作，容易导致元件损坏。

在过载能力方面，线性电源更具优势。当发生过载情况时，线性电源会通过限制电流来保护电路。而开关电源在过载时，容易导致电路或元件损坏。

此外，线性电源的纹波和噪声通常较小，因为其采用线性调整器进行电压控制，产生的纹波和噪声较少。开关电源则使用开关调整器，导致纹波和噪声较大。

综上所述，线性电源和开关电源各有优缺点，适用于不同的应用场景。例如，对于低功率的消费电子产品，线性电源更为适用；而在需要高可靠性、高过载能力和低纹波噪声的工业控制、电力电子、通讯设备和医疗设备等领域，则更适宜采用开关电源。

线性电源（1）

电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78XX系列和负电压输出的79XX系列。

顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子像是三极管，一般为TO-220的标准封装，也有TO-92封装可以实现大功率。

用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。

线性电源的基本原理就是：电阻分压，只不过有一个动态调整的电阻。

不管是线性电源还是开关电源都是输出电压负反馈。只不过线性电源通过一个三极管处于一个放大区，等效于一个可以变化阻值的电阻，对输出负载进行分压。通过输出电压分压后反馈，来控制三极管来实现输出的稳压。

线性电源的优点有:

①输出电压的精度较高

②输出电压纹波低，几个uV甚至更低

③没有开关的跳变EMI比较小

④结构简单

⑤动态响应快，稳压性能好

线性电源的缺点有：

①损耗大，效率低

②只能实现降压

③散热器的体积大，重量大

④输入输出电压范围适应性差

2、线性电源的基本工作原理

线性电源的电压反馈电路是工作在线性(放大)状态，开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截止区，即开关状态的。

线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压，但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即改变占空比来改变输出电压的！

我们利用类似电阻分压的形式来实现稳定的电压输出的时候，就可以称之为“线性电源”。

符合这种形式的电路有：

(1)稳压二极管并联调整电压

这种稳压器典型地用在负载小于200mW的局部电压调节中，串联电阻置于输入电压和稳压二极管之间，用来限制流向负载和二极管的电流，稳压二极管补偿负载电流的变化。稳压电压值会随着温度漂移，漂移特性在很多稳压二极管参数手册中已给出。它的负载调整能力对大多数集成电路电源来说已经够用，但它的损耗比串联型的线性电源更大，这是因为它设置在最大负载电流状态，而负载往往没有这么大。稳压二极管稳压电源电路见图

（2）单晶体管串联型线性电源

将一个晶体管加到基本二极管稳压电路，可以利用双极型晶体管具有增益的优势。晶体管接成射极跟随器，可以在稳压二极管的电流比较小的情况下，向负载提供很大的电流。此时，晶体管基本上是作为一个误差放大器，如图所示。当负载电流增加时，使基极的电压提高，晶体管的导通程度也增加，因而使电压回复到原来的值。可以通过选择晶体管的容量来满足负载和调整电压损耗的要求。

（3）三端稳压器

三端固定正稳压器是一种能够输出正电压的集成稳压器，它具有内部过热保护、输出端电流短路保护和输出半导体管保护等保护功能。三端固定正稳压器的外形及引脚排列如图所示。

三端集成稳压器虽然应用电路简单，外围元件很少，但若使用不当，同样会出现稳压器被击穿或稳压效果不良的现象，所以在使用中必须注意以下几个问题：

(1)要防止产生自激振荡。三端集成稳压器内部电路放大级数多，开环增益高，工作于闭环深度负反馈状态，若不采取适当补偿移相措施，则在分布电容、电感的作用下，电路可能产生高频寄生振荡，从而影响稳压器的正常工作。

(2)要防止稳压器损坏。虽然三端稳压器内部电路有过流、过热及调整管安全工作区等保护功能，但在使用中应注意以下几个问题以防稳压器损坏，

①防止输人端对地短路;

②防止输入端和输出端接反;

③防止输入端滤波电路断路;

④防止输出端与其他高电压电路连接;

⑤稳压器接地端不得开路。

(3)当集成稳压器输出端加装防自激电容时，万一输入端发生短路时，该电流的放电电流将使稳压器内的调整管损坏，为防止这种现象的发生，可在输出、输入端之间接一大电流二极管。

(4)在使用可调式稳压器时，为减小输出电压纹波，应在稳压器调整端与地之间接入N个10uF电容器。

(5)为了提高稳压性能，应注意电路的连接布局。一般稳压电路不要离滤波电路太远，另外，输入线、输出线和地线应分开布设，采用较粗的导线且要焊牢。

(6)三端集成稳压器是一个功率器件，它的最大功耗取决于内部调整管的最大结温。因此，要保证集成稳定器能够在额定输出电流下正常工作，就必须为集成稳压器采取适当的散热措施。稳压器的散热能力越强，它所承受的功率也就越大。

(7)选用三端集成稳压器时，首先要考虑的是输出电压是否要求可以调整。若不需调整输出电压，则可选用输出固定电压的稳压器;若要调整输出电压，则应选用可调式稳压器。稳压器的类型选定后，就要进行参数的选择，其中最重要的参数就是需要输出的最大电流值，这样大致便可确定出集成电路的型号。然后再审查一下所选稳压器的其他参数能否满足使用的要求。

后续陆续对线性电源展开更多深入分析和讲解。敬请期待。

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