一、什么是甲類電源和線性電源?

甲類電源是一種開關式電源，它通過快速開關來控制電壓，使輸出電壓保持恒定。甲類電源的輸出電流波形接近直流，能夠提供高效率和高功率輸出。線性電源則采用變壓器和整流器等傳統(tǒng)電路設計，輸出電壓平穩(wěn)，能夠提供低噪音和低紋波功效。

二、甲類電源和線性電源的區(qū)別

1. 工作原理不同

甲類電源的工作原理是在高頻開關器上通過快速地將輸入電壓切換成高頻脈沖信號，再經(jīng)過變壓器和濾波器，將輸出電壓保持在恒定值。而線性電源則主要依靠變壓器和整流器等傳統(tǒng)電路設計，將輸入電壓轉換成穩(wěn)定的輸出電壓。

2. 應用場合不同

甲類電源通常適用于需要高效率和高功率輸出的場合，如高要求的放大器、電子不干擾系統(tǒng)等。線性電源則適用于對信號質(zhì)量要求高的場合，如音頻、視頻等領域。

3. 性能指標不同

甲類電源具有高效率(可達70%以上)和效能(即輸出的功率與輸入的功率的比值高)，但其紋波較大。線性電源則具有低噪音、低紋波等優(yōu)點，但是效率相對較低。

4. 維修費用不同

甲類電源通常采用芯片集成電路和表面封裝技術，故維修費用較高。而線性電源的電路設計通常較為簡單，故維修費用相對較低。

電源的基礎知識

電源如人體的心臟，是所有電子設備的動力。一般電力(如市電)都要經(jīng)過轉換才能提供給用電設備使用，如交流轉換為直流(AC-DC)，高壓轉換為低壓等等，根據(jù)轉換的主要方式可分為線性電源和開關電源。這次主要講一下線性電源的一些基礎知識。

(1)串聯(lián)穩(wěn)壓與并聯(lián)穩(wěn)壓

串聯(lián)穩(wěn)壓(常用)：

調(diào)整器件與負載串聯(lián)，電源電流與負載相等，靜態(tài)損耗小，電壓差決定效率。

并聯(lián)穩(wěn)壓(不常用)：

調(diào)壓器件與負載并聯(lián)，要按照最大負載電流考慮限流環(huán)節(jié)，靜態(tài)損耗大!但優(yōu)點是負載瞬態(tài)特性不反應到電源輸入端。

(2)串聯(lián)穩(wěn)壓的原理

基于負反饋調(diào)節(jié)

根據(jù)負反饋原理(虛短路)，電阻R2的電壓等于Uref基準源電壓。同時，R2的電壓又等于R1、R2對Uo的分壓比。

所以可得：Uref=Uo*R2/(R1+R2)

即：Uo=Uref*(1+R1/R2)

【1】基準源Uref：提供穩(wěn)定不變的電壓

【2】采樣電阻：對輸出電壓采樣分壓

【3】誤差放大：根據(jù)采樣值與實際值的差異，給出調(diào)節(jié)信號

【4】調(diào)整管調(diào)整：根據(jù)調(diào)節(jié)信號調(diào)節(jié)輸出電壓

(3)線性電源的實際應用

老式小功率電器電源

外表

內(nèi)部

【1】工頻變壓器(50/60Hz)：將220V交流電網(wǎng)電壓通過變壓器降至合適的交流低壓

【2】整流橋：對交流低壓進行全波整流

【3】輸入濾波：對全波整流后的電壓進行預濾波

【4】三端穩(wěn)壓器：根據(jù)型號不同，可產(chǎn)生固定輸出電壓，與可調(diào)節(jié)輸出電壓

【5】輸出濾波：對輸出電壓進行濾波，進一步減小紋波

音頻功放用電源

在一些音頻電路功放中(主要是甲類、甲乙類)，為了減少電源帶來的噪聲干擾，最終輸出最純正的音質(zhì)，其電源常采用線性電源。

實驗、儀器、測試用線性穩(wěn)壓電源

在對于一些對噪聲敏感的場合中，比如在一些實驗或者使用一些高精度儀器的過程中，會使用線性電源而不是開關電源，這些場合不會去追求效率，而主要是避免噪聲帶來的實驗與測量誤差。

(4)線性電源與開關電源的區(qū)別

線性電源：

線性直流穩(wěn)壓電源是通過工頻(頻率為50Hz的交流電)變壓器將電壓變至所需要的值，再經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等電路，輸出為穩(wěn)定直流電。

這類電源有一個共同的特點就是它的功率器件調(diào)整管工作在線性區(qū)，靠調(diào)整管之間的電壓降來穩(wěn)定輸出。由于調(diào)整管的損耗根據(jù)壓差決定，通常損耗會很大，所以會需要安裝一個很大的散熱器給它散熱。而且由于變壓器工作在工頻(50Hz/60Hz),所以重量較大。

開關電源：

開關型直流穩(wěn)壓電源是讓交流電直接經(jīng)過整流電路，經(jīng)電容濾波后變?yōu)楦邏褐绷麟?，高壓直流電?jīng)過開關后，加到開關變壓器上?？刂崎_關的“閉合”和“斷開”的速度，就可在通過開關變壓器形成不同頻率的交流電，開關速度越快，頻率就越高。這樣在開關變壓器的次級相應地感應出高頻電壓，最后經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等電路得到穩(wěn)定的直流電。

開關電源工作頻率在幾十KHz到幾MHz。功率管不是工作在飽和就是截止區(qū)即開關狀態(tài);開關電源因此而得名。

(5)線性電源的優(yōu)缺點(對比開關電源)

線性電源的主要優(yōu)點：

1.電路簡單可靠

2.電氣噪聲低

3.對電網(wǎng)污染小等

線性電源主要缺點：

1. 靈活度差

2.笨重、體積大

3.效率較低

開關電源的主要優(yōu)點：

1.體積小、重量輕

2.效率高

3.應用靈活

開關電源的主要缺點：

1.電路復雜

2.電磁干擾大

02線性電源常用元器件介紹

三端可調(diào)穩(wěn)壓器LM317的應用

可調(diào)穩(wěn)壓源

Uf=R1*If

Uo=(R2+R1)*If

Uo=(R2+R1)*Uf/R1

Uo=Uref(1+R2/R1)=1.25*(1+R2/R1)

Uf=R1*If

IL=If

IL=Uref/R1=1.25/R1

低壓差線性穩(wěn)壓源(LDO)

LDO原理

(1)調(diào)整管由運放下拉驅(qū)動，輸出電壓不會受到運放輸出擺幅限制

(2)壓差僅受調(diào)整管的飽和壓降/導通電阻限制

LDO器件——TL1963A介紹

TL1963A是低壓差(LDO)穩(wěn)壓器，針對快速瞬態(tài)響應進行了優(yōu)化。該器件可提供1.5 A的輸出電流，壓差為340 mV。工作靜態(tài)電流為1 mA，關斷時降至1μA以下。除快速瞬態(tài)響應外，TL1963A穩(wěn)壓器還具有極低的輸出噪聲，因此非常適合敏感的RF電源應用。輸出電壓范圍為1.21 V至20 V。TL1963A的輸出電容低至10μF。可以使用小型陶瓷電容器，而無需像其他調(diào)節(jié)器那樣添加ESR。內(nèi)部保護電路包括反向輸入保護，限流，熱限制和反向電流保護。此器件可提供1.5 V，1.8 V，2.5 V，3.3 V的固定輸出電壓，以及具有1.21 V基準電壓的可調(diào)器件。