线性电源和开关电源区别、优缺点详解-KIA MOS管
线性电源
线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
线性电源需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。这种电源不适合计算机等设备的需要，将逐步被开关电源所取代。
开关电源
开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。输入电网滤波器：消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。输入整流滤波器：将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。
逆变器：是开关电源的关键部分。它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。输出整流滤波器：将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还防止高频噪声对负载的干扰。控制电路：检测输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大。调制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。保护电路：当开关电源发生过电压、过电流短路时，保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。
线性电源和开关电源区别
原理
线性电源是市电经过一个工频变压器降压成低压交流电之后，通过整流和滤波形成直流电，最后通过稳压电路输出稳定的低压直流电。电路中调整元件工作在线性状态。
开关电源是输入端直接将交流电整流变成直流电，再在高频震荡电路的作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流。在电感(高频变压器)的帮助下，输出稳定的低压直流电。
效率
线性电源效率较低，一般在 50% 左右。线性电源中的调整管始终工作在线性放大区，会消耗大量的功率，产生较多的热量，导致效率低下。
开关电源效率较高，通常可以达到 80% 甚至更高。这是因为开关电源在工作时，开关管处于完全导通或完全关断状态，损耗相对较小。而且，开关电源可以根据负载的变化自动调整工作状态，以提高效率。
体积和重量
线性电源体积大、重量重。线性电源需要较大的变压器和滤波电容等元件，以满足输出电压的稳定性要求，这使得线性电源的体积和重量较大，不便于携带和安装。
开关电源体积小、重量轻。由于开关电源的工作频率高，可以使用较小的储能元件和变压器，因此在同等功率输出的情况下，开关电源的体积和重量要远远小于线性电源。
线性电源的优缺点
优点：线性电源的优点是结构相对简单、输出纹波小、高频干扰小。结构简单给我们带来的最大好处是维修方便，维修一台线性电源的难度往往远远低于开关电源，线性电源的维修成功率也大大高于开关电源。纹波是叠加在直流稳定量上的交流分量。输出纹波越小也就是说输出直流电纯净度越高，这也正是直流电源品质的重要标志。过高纹波的直流电将影响收发信机的正常工作。目前高档线性电源纹波可以达到0.5mV的水平，一般产品可以做到5mV水平。线性电源没有工作在高频状态下的器件所以如果输入滤波做得好的话几乎没有高频干扰/高频噪声。
缺点：需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。这种电源不适合计算机等设备的需要，将逐步被开关电源所取代。
开关电源的优缺点
优点：体积小、重量轻(体积和重量只有线性电源的20～30%)、效率高(一般为60～70%，而线性电源只有30～40%)、自身抗干扰性强、输出电压范围宽、模块化。
缺点：由于逆变电路中会产生高频电压，对周围设备有一定的干扰。需要良好的屏蔽及接地。交流电经过整流，可以得到直流电。但是，由于交流电压及负载电流的变化，整流后得到的直流电压通常会造成20%到40%的电压变化。为了得到稳定的直流电压，必须采用稳压电路来实现稳压。
开关电源MOS管选型要点
电压和电流规格：MOS管的耐压值（VDS）应大于开关电源的最大输入电压，通常选择为输入电压的最大值加上一定的余量。电流规格则需根据电源的实际负载需求来确定，确保在正常工作条件下不会超过其额定电流。
导通电阻（RDS(ON)）：低导通电阻可以减少导通损耗，提高电源效率。在设计低功耗电源时，选择RDS(ON)较低的MOS管可以减小整体电路的温升，延长设备寿命。
开关速度：开关速度影响开关损耗和电磁干扰（EMI）。较快的开关速度可以提高工作效率，但可能增加EMI问题。因此，需要在开关速度和EMI之间找到平衡点。
散热条件：MOS管的温升必须控制在安全范围内，通常结温不应超过150°C。对于功率较大的电源，可能需要外加散热器来帮助散热。
驱动电阻：合适的驱动电阻可以优化MOS管的开关性能，减少振荡和误操作的风险。驱动电阻的选择需要根据实际的波形进行调试，通常在20-100欧姆之间。
安全工作区（SOA）曲线：在设计时，应参考MOS管的数据手册中的SOA曲线，确保在各种工作条件下都能安全运行。特别是在热插拔应用中，SOA曲线尤为重要。
封装和热阻抗：不同的封装形式会影响MOS管的散热性能。选择合适的封装形式可以优化热设计，降低温度升高。
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