「スイッチング電源」と「通常の電源」の違いは何ですか？

最新の電子機器では、効率とコンパクトさ電源 重要です。優れた小型化、軽量、高効率により、スイッチング電源は電子情報業界で不可欠な電源ソリューションになりました。この記事では、スイッチング電源と従来の線形電源の動作原理、分類、特性、違いを調査し、この電源技術が現代の電子機器のニーズをどのように満たすかを明らかにします。

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スイッチング電源とは何ですか？

電源技術の切り替えも常に変化しています。電子エレクトロニクステクノロジーが発展し、進歩しています。小さなサイズ、軽量、優れた効率を持つほとんどすべての最新の電子ガジェットは、現在のパワーソースの切り替えに依存しています。今日の電子情報部門の爆発的な成長にとって、それは絶対に重要な電源です。
スイッチング電源は、最新のパワーエレクトロニクステクノロジーを使用して、スイッチチューブの時間比を制御して、安定した出力電圧を維持するために開いて近い電源です。通常、MOSFETとパルス幅変調（PWM）がスイッチング電源を制御することで構成されています。
比較的線形電源とは、スイッチング電源が入力エンドであることがAC電力をDC電源にすぐに整理し、高周波振動回路の作用下でスイッチチューブを使用して電流のオンとオフを制御するために使用されます。高周波パルス電流を生成します。インダクタ - 高周波変圧器 - は、安定した低電圧DCパワーを生成するために溶けています。
変圧器のコアは、スイッチング電源の動作周波数の平方に反比例します。したがって、周波数はコアサイズを低くします。これにより、トランスが大幅に低下するのに役立ち、したがって、電源の重量と体積を軽減します。さらに、DCを直接調節するため、この電源の効率は線形の効率よりもはるかに高くなっています。人々は電気を節約するので、これを好むと感じています。回路は複雑で、メンテナンスは困難であり、かなり汚染されています。電源ノイズは重要であり、一部の低ノイズ回路には適していません。

スイッチング電源の特性

通常、MOSFETおよびパルス幅変調（PWM）制御ICは、スイッチング電源を構成します。パワーエレクトロニクステクノロジーの開発と創造性のおかげで、サイズ、軽量、高効率の特性を備えたほとんどすべての電子デバイスが電源を切り替えるようになりました。その関連性は明らかです。

スイッチング電源の分類

通常、スイッチング電源の3つの主要なタイプは、スイッチングデバイスが回路にリンクされている方法と区別できます。シリーズスイッチング電源、並列スイッチング電源、トランススイッチング電源。
その中で、プッシュプル、ハーフブリッジ、フルブリッジ、およびその他のフォームは、変圧器スイッチング電源の追加の分割です。トランスの励起と出力電圧の位相により、順方向の型、フライバックタイプ、単一励起タイプ、二重励起タイプ、およびその他のタイプに分割できます。

スイッチング電源と通常の電源の違い

通常、通常の電源は線形です。線形電源とは、調整チューブが線形状態で動作する電源を指します。それはスイッチング電源で異なります。 2つの状態で作業しています。
比較的最近の種類の電源の1つは、電源を切り替えることです。高効率、軽量、電圧ステップアップ、ステップダウン、および強力な出力電力がその利点です。ただし、回路はスイッチング状態で動作するため、ノイズは比較的大きいです。

例：電源を切り替える電源

バックスイッチング電源の動作原理は、本質的に、回路がフリーホイールダイオード、エネルギー貯蔵インダクタ、フィルターコンデンサ、スイッチ（実際の回路の三角またはフィールド効果チューブ）などで構成されていることです。
スイッチが閉じたとき、電源はスイッチとインダクタを介して負荷に電力を供給し、インダクタとコンデンサの電気エネルギーの一部を貯蔵します。インダクタの自己導入により、電流がオンになった後、電流が徐々に上昇するため、瞬時の出力が電源電圧に到達するのを防ぎます。
しばらくしてスイッチはオフになります。回路内の電流は一定のままです。つまり、インダクタの自己導入により、インダクタの慣性効果がより鮮明に理解できるため、左から右に流れ続けます。回路。負荷はこの電流を受け取ります。グランドワイヤの流れからフリーホイールダイオードの正の極に戻ります。ダイオードを通過します。インダクタの左端に戻るため、ループを作成します。
スイッチの閉鎖と開口部（つまり、PWMパルス幅変調）を制御することにより、出力電圧を制御できます。出力電圧を検出して出力電圧を変化させないようにすることで、開閉の時間が制御される場合、電圧調整の目的が達成されます。
通常の電源とスイッチング電源に関して、どちらも電圧調整チューブを備えており、フィードバックの概念を適用して電圧を安定させます。主な違いは、通常の電源が通常、調整のためにトランジスタの線形増幅領域を採用しているのに対し、スイッチング電源は調整にスイッチングチューブを使用することです。対照的に、スイッチング電源は、出力DCに優れたリップル係数、エネルギー使用量が少なく、AC電圧の使用範囲を提供します。パルス干渉の変化には欠点があります。
従来のハーフブリッジスイッチング電源は、周波数が高いときに上下の橋のスイッチチューブが順番にオンになっていることに基づいて、主に動作します。まず、電流が上部ブリッジスイッチチューブを通って流れ、インダクタコイルの保管機能を使用してコイル内の電気エネルギーを収集します。最後に、トップブリッジスイッチチューブがオフになっている間、下部ブリッジスイッチチューブがオンになります。コンデンサとインダクタコイルは、外側の電源を実行し続けます。上部ブリッジがオンになって、下部のブリッジスイッチチューブがオフになると電流が入力されます。これは数回繰り返されます。 2つのスイッチチューブがオンとオフになっているため、スイッチング電源と呼ばれます。
線形電源は異なります。スイッチの関与がないため、上部の水道管は常に空になります。過剰が存在する場合、漏れます。これが、一部の線形電源の調整チューブが多くの熱を生成する理由であり、不要な電気エネルギーがすべて熱エネルギーに変換されます。この観点から見ると、コンポーネントの寿命は低下する可能性があるため、最終的な使用効果に影響を与え、熱が高くなると線形電源の変換効率が非常に低くなります。

主な違い：作業モード

線形電源の電源調整チューブは、常に増幅領域で動作します。通過する電流は連続的です。調整チューブが重大な電力損失を引き起こすため、大きな出力調整チューブが必要であり、大きなヒートシンクが配置されます。多くの場合、40％〜60％（それは本当に良い線形電源であることを認識する必要があります）が、熱はかなりのものであり、効率は非常に低いです。
線形電源は、ステップダウンデバイスが高電圧から低電圧まで存在する必要がある作業モードで動作します。通常、それは変圧器です。そのようなKX電源が他にもあります。次に、整流後、DC電圧が出力されます。この意味で、ボリュームは巨大で、非常にかさばり、非効率的で、熱の生成も大きくなります。しかし、利点もあります。小さな波紋、良好な調整率、外部干渉がほとんどなく、アナログ回路やさまざまなアンプに適しています。
スイッチング条件で動作すると、スイッチング電源の電力装置は、電圧が変更されるとインダクタコイルにエネルギーが一時的に保存されます。したがって、損失は最小限で、効率が高く、熱散逸要件は低くなります。しかし、それはまた、変圧器とエネルギー貯蔵インダクタのより大きなニーズを持っています。高透過性と低下材料で構築する必要があります。その変圧器は、単に単語の1つの単語です。一般的な効率は80％から98％です。スイッチング電源はコンパクトなサイズと優れた効率を持っていますが、そのリップル、電圧、電流調整速度は、線形電源と比較するとかなりの割引を受けます。

電源技術の切り替えは、高効率、小型化、軽量の利点があるため、電子デバイスでますます使用されています。回路の複雑さと騒音の問題がありますが、これらの問題は、技術の革新と設計の最適化を通じて徐々に解決されています。従来の線形電源と比較して、スイッチング電源はエネルギー効率と量に明らかな利点があり、電源技術の開発のための新しい方向を表しています。パワーエレクトロニクステクノロジーの継続的な進歩により、パワーソースの切り替えは、将来、より高いパフォーマンスとより広いアプリケーションを達成することが期待されています。