Différence entre SMPS et alimentation linéaire
Différence clé - SMPS vs alimentation linéaire
La plupart des dispositifs électroniques et électriques nécessitent une tension CC pour fonctionner. Ces dispositifs, en particulier les dispositifs électroniques avec des circuits intégrés, doivent être fournis avec une tension CC fiable et sans distorsion pour qu'ils fonctionnent sans défaut ni brûlure. Le but d'une alimentation CC est de fournir une tension CC propre à ces appareils. Les alimentations CC sont classées en mode linéaire et commuté, qui sont les topologies impliquées pour faire de l'alimentation secteur AC en DC lisse. L'alimentation linéaire utilise un transformateur pour directement détruire la tension secteur AC dans un niveau souhaité alors que SMPS convertit CA en DC à l'aide d'un dispositif de commutation qui aide à obtenir une valeur moyenne du niveau de tension souhaité. C'est la principale différence entre SMPS et l'alimentation linéaire.
CONTENU
1. Aperçu et différence clé
2. Qu'est-ce que l'alimentation linéaire
3. Qu'est-ce que SMPS
4. Comparaison côte à côte - Alimentation SMPS VS linéaire sous forme tabulaire
5. Résumé
Qu'est-ce qu'une alimentation linéaire?
Dans une alimentation linéaire, la tension secteur secteur est convertie en une tension inférieure directement par un transformateur bas. Ce transformateur doit gérer une grande puissance car il fonctionne à la fréquence du secteur AC 50 / 60Hz. Par conséquent, ce transformateur est volumineux et grand, ce qui rend l'alimentation électrique lourde et grande.
La tension décalée est ensuite rectifiée et filtrée pour obtenir la tension CC requise pour la sortie. Étant donné que la tension à ce niveau est soumise à varier en fonction des distorsions de la tension d'entrée, une régulation de tension est effectuée avant la sortie. Le régulateur de tension dans une alimentation linéaire est un régulateur linéaire, qui est généralement un dispositif semi-conducteur qui agit comme une résistance variable. La valeur de résistance de sortie change avec l'exigence de puissance de sortie, ce qui rend la tension de sortie constante. Ainsi, le régulateur de tension fonctionne comme un dispositif de dissipation de puissance. La plupart du temps, il dissipe l'excès de puissance pour rendre la tension constante. Par conséquent, le régulateur de tension doit avoir de grands dissipateurs de chaleur. En conséquence, les aliments linéaires deviennent beaucoup plus lourds. De plus, en raison de la dissipation de puissance par le régulateur de tension comme chaleur, l'efficacité d'une alimentation linéaire baisse jusqu'à environ 60%.
Cependant, les aliments linéaires ne produisent pas de bruit électrique sur la tension de sortie. Il fournit l'isolement entre la sortie et l'entrée en raison du transformateur. Par conséquent, les alimentations linéaires sont utilisées pour des applications à haute fréquence telles que les dispositifs radiofréquences, les applications audio, les tests de laboratoire qui nécessitent une alimentation sans bruit, un traitement du signal et des amplificateurs.
Figure 01: Alimentation avec un régulateur de tension linéaire
Qu'est-ce que SMPS?
SMPS (Alimentation en mode commuté) fonctionne sur un dispositif de transistor de commutation. Au début, l'entrée CA est convertie en tension CC par un redresseur, sans réduire la tension, contrairement à une alimentation linéaire. Ensuite, la tension DC subit une commutation haute fréquence, généralement par un transistor MOSFET. C'est-à-dire que la tension à travers le MOSFET est activée et désactivée par le signal de la porte MOSFET, généralement un signal modulé par largeur d'impulsion d'environ 50 kHz (bloc d'observateur / onduleur). Après cette opération de hachage, la forme d'onde devient un signal de DC pulvé. Après cela, un transformateur basculé est utilisé pour réduire la tension du signal CC pulsé haute fréquence au niveau souhaité. Enfin, un redresseur de sortie et un filtre sont utilisés pour ramasser la tension DC de sortie.
Figure 02: Diagramme de blocs d'un SMPS
La régulation de tension dans SMPS est effectuée via un circuit de rétroaction qui surveille la tension de sortie. Si l'exigence de puissance de la charge est élevée, la tension de sortie a tendance à augmenter. Cet incrément est détecté par le circuit de rétroaction du régulateur et est utilisé pour contrôler le rapport accent sur le signal PWM. Ainsi, la tension moyenne du signal change. En conséquence, la tension de sortie est contrôlée pour rester constant.
Le transformateur interdit utilisé dans le SMPS fonctionne à haute fréquence; Ainsi, le volume et le poids du transformateur sont bien inférieurs à ceux d'une alimentation linéaire. Cela devient une raison majeure pour qu'un SMPS soit beaucoup plus petit et plus léger que son homologue de type linéaire. De plus, la régulation de tension se fait sans dissiper l'excès de puissance en tant que perte ohmique ou chaleur. L'efficacité du SMPS atteint jusqu'à 85 à 90%.
Dans le même temps, un SMPS génère un bruit à haute fréquence en raison de l'opération de commutation du MOSFET. Ce bruit peut se refléter dans la tension de sortie; Cependant, dans certains modèles avancés et coûteux, ce bruit de sortie est atténué dans une certaine mesure. De plus, la commutation crée également des interférences électromagnétiques et radiofréquences. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser le blindage RF et les filtres EMI dans SMPSS. Par conséquent, les SMP ne sont pas des applications audio et radiofréquences appropriées. Moins d'équipements sensibles au bruit tels que les chargeurs de téléphonie mobile, les moteurs à courant continu, les applications haute puissance, etc. Peut être utilisé avec SMPSS. Sa conception plus légère et plus petite rend également pratique pour être utilisé comme appareils portables.
Quelle est la différence entre les SMP et l'alimentation linéaire?
SMPS vs alimentation linéaire | |
| SMPS rectifie directement le secteur AC sans réduire la tension. Ensuite, le CC converti est commuté en haute fréquence pour un transformateur plus petit pour le réduire au niveau de tension souhaité. Enfin, le signal AC à haute fréquence est rectifié à la tension de sortie DC. | L'alimentation linéaire réduit la tension à la valeur souhaitée au début par un transformateur plus grand. Après cela, l'AC est rectifié et filtré pour faire la tension DC de sortie. |
| Régulation de tension | |
| La régulation de la tension est effectuée en contrôlant la fréquence de commutation. La tension de sortie est surveillée par le circuit de rétroaction et la variation de la tension est utilisée pour le contrôle de fréquence. | La tension CC rectifiée et filtrée est soumise à une résistance de sortie d'un diviseur de tension pour faire la tension de sortie. Cette résistance est contrôlable par un circuit de rétroaction qui surveille la variation de tension de sortie. |
| Efficacité | |
| La génération de chaleur dans SMPS est relativement faible car le transistor de commutation fonctionne dans les régions de coupure et de famine. La petite taille du transformateur de sortie rend également la perte de chaleur petite. Par conséquent, l'efficacité est plus élevée (85 à 90%). | L'excès de puissance est dissipé comme chaleur pour rendre la tension constante dans une alimentation linéaire. De plus, le transformateur d'entrée est beaucoup plus volumineux; Ainsi, les pertes du transformateur sont plus élevées. Par conséquent, l'efficacité d'une alimentation linéaire est aussi faible que 60%. |
| Construire | |
| La taille du transformateur d'un SMPS n'a pas besoin d'être grande car elle fonctionne à haute fréquence. Par conséquent, le poids du transformateur sera également moins. En conséquence, la taille, ainsi que le poids d'un SMPS, sont bien inférieures à une alimentation linéaire. | Les aliments linéaires sont beaucoup plus volumineux car le transformateur d'entrée doit être grand en raison de la faible fréquence sur laquelle il fonctionne. Comme plus de chaleur est générée dans un régulateur de tension, les dissipateurs de chaleur doivent également être utilisés. |
| Distorsions de bruit et de tension | |
| SMPS génère un bruit à haute fréquence en raison de la commutation. Cela passe dans la tension de sortie, ainsi que pour saisir parfois les plats. La distorsion harmonique de la puissance du secteur pourrait également être possible dans les SMPS. | Les alimentations linéaires ne produisent pas de bruit dans la tension de sortie. La distorsion harmonique est bien inférieure à celle de SMPSS. |
| Applications | |
| Les SMP peuvent être utilisés comme dispositifs portables en raison de la petite construction. Mais comme il génère un bruit à haute fréquence, les SMPS ne peuvent pas être utilisés pour les applications sensibles au bruit telles que les applications RF et audio. | Les alimentations linéaires sont beaucoup plus grandes et ne peuvent pas être utilisées pour les appareils portables. Puisqu'ils ne génèrent pas de bruit et que la tension de sortie est également propre, ils sont utilisés pour la plupart des tests électriques et électroniques dans les laboratoires. |
Résumé - Alimentation SMPS VS Linear
Les aliments SMPS et les aliments linéaires sont deux types d'alimentation en courant continu. La principale différence entre SMPS et l'alimentation linéaire est les topologies utilisées pour la régulation de la tension et la décharge de tension. Alors que l'alimentation linéaire convertit AC en basse tension au début, SMPS rectifie et filtre le CA MAIN. Étant donné que le poids et la taille du transformateur augmentent à mesure que la fréquence de fonctionnement diminue, le transformateur d'entrée d'alimentation linéaire est beaucoup plus lourd et plus grand contrairement à la SMPS. De plus, comme la régulation de la tension se fait avec une dissipation de chaleur par des résistances, les aliments linéaires devraient avoir des dissipateurs de chaleur qui les rendent encore plus lourds. Le régulateur de SMPSS contrôle la fréquence de commutation pour contrôler la tension de sortie. Par conséquent, les SMP sont plus petits et plus légers. Comme la génération de chaleur dans les SMP est plus faible, leur efficacité est également plus élevée.
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Référence:
1. «Alimentation et régulateurs d'alimentation linéaire.”NOUVELLES DE RÉPARATION ÉLECTRONIQUE ET TECHNOLOGIE. N.p., n.d. la toile. Disponible ici. 14 juin 2017.
2. «Alimentation en mode commuté." Wikipédia. Fondation Wikimedia, 17 mai 2017. la toile. Disponible ici. 14 juin 2017.
Image gracieuseté:
1. «Alimentation avec régulateur de tension linéaire» par CLI - propre travail, domaine public) via Commons Wikimedia
2. «Diagramme de blocs SMPS» par IE à l'anglais Wikipedia - transféré de EN.Wikipedia à Commons par Dcirovic., Domaine public) via les communes Wikimedia
