费思泰克线性电源和开关电源的比较

日期：2024-07-18 02:01

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摘要：线性电源只能输出比输入电压低的电压，所以所有的线性电源都要求输入电压比输出高出*小压差，这个压差称为跌落电压，该参数决定了线性电源的效率及*大功率损耗。

线性电源只能输出比输入电压低的电压，所以所有的线性电源都要求输入电压比输出高出*小压差，这个压差称为跌落电压，该参数决定了线性电源的效率及*大功率损耗。

以一个电压为9V*大电流为2A的线性电源为例，线性调整器的跌落电压一般为2V，如果选用锂电池当每个电池两端的电压降至4.2V开始放电，电路的正常工作电压至少需要11V电压（负载9V加上2V的跌落电压），所以至少需要三节锂电池，此时电路*小输入电压为11V，*大为12.6V，负载功率（电池放电时）为18W，电池放电时线性调整器消耗4~7.2W，则线性调整器效率只有70%+。

如果每个电池提供的能量降低一些，电路的效率会有所提高，理论上如果电池在11V的电压工作就可以达到提高电路效率降低成本的目的（代价是电池充放电循环次数增加）。实际上电池*小充电电压达到和工作在9V，严重降低了电池充电效率和寿命。而且电池的这部分因为效率问题产生的能量全部生成热量而损耗掉了，因此由电池提供恒定电压的线性调整器成本相当昂贵。

上述也可以用一个结构简单的开关电源实现，开关器件采用FET，其导通仅为0.008欧，开关管上消耗的*大功率相比线性电源要小得多，电路效率*高可达99%以上。更重要的是与线性电源需要至少3个电池相比，开关电源无论使用单个或多个电池电路效率几乎保持不变。

变压器是线性电源必不可少的元件，输出功率1kW的线性电源，其变压器重量约为453g，如果要求多工作频率会更笨重，所需的半导体元件需要大量的散热片和风扇，不同的输入电压等级的线性电源需要电子开关来切换。相比之下，能工作在不同电压和频率的开关电源的电路不需要电子切换开关，重量不超过220g,体积仅为线性电源的1/4，而且开关电源成本也远小于线性电源的成本。

开关电源也有其自身的缺点，比如输出包含高频噪声，线性电源比开关电源安静，在容易受噪声干扰的模拟电路中，线性电源是*佳之选。开关电源的另一个缺点是，如果负载电流或者输入电压突变，其恢复时间要长于线性电源的恢复时间。为了获得*大的效率，如今的电源系统大部分首先用开关电源进行电压调制。

在上述例子中我们假设的开关管的功率损耗为固定值，更详细的分析中还要包括开关管在导通和关断过程中的损耗和驱动开关管所需的功率损耗。此外也仍存在适用于小功率场合的具有很低跌落电压的专用线性调整器，所以线性电源仍适用于较小功率场合。

总结:线性电源电路简单，噪声少，体积重量发热量大，效率不佳；开关电源电路复杂，高耐压元件多，有开关噪声，体积小重量轻，发热量少，效率高。

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