電(diàn)路设计VDC输出電(diàn)源的作用(yòng)

2020-10-15

随着我们设备的不断发展，我们对更有(yǒu)效的供電(diàn)方式的要求也在不断提高。由于便携性几乎是每个设备功能(néng)列表的顶部，因此我们在如此众多(duō)的应用(yòng)中发现直流電(diàn)压是可(kě)以理(lǐ)解的。几乎所有(yǒu)的電(diàn)子设备和产品都使用(yòng)直流（DC），这使得VDC输出電(diàn)源得到最广泛的应用(yòng)。依赖于DC的各种電(diàn)路中的一些包括AC-DC转换器，DC-DC转换器，壁式電(diàn)源适配器，当然还有(yǒu)VDC输出電(diàn)源。

VDC是指直流電(diàn)压，它可(kě)以来自電(diàn)池或将AC（交流電(diàn)）转换為(wèi)DC的電(diàn)源。顾名思义，直流電(diàn)始终沿一个方向流动，我们通常通过导體(tǐ)（電(diàn)線(xiàn)）供電(diàn)。DC最明显的优势是它的稳定性。

该特性非常适合许多(duō)没有(yǒu)DC稳定性就无法实现功能(néng)的应用(yòng)。总之，例如，许多(duō)设备（例如PC）无法直接利用(yòng)交流電(diàn)准确运行。

尽管地球上大多(duō)数地方的電(diàn)网都使用(yòng)交流電(diàn)，但消费类電(diàn)子设备却没有(yǒu)（至少不是直接使用(yòng)）。这是為(wèi)什么VDC输出電(diàn)源至关重要的主要示例。

VDC输出電(diàn)源

通常，VDC输出電(diàn)源是一个简单的AC-DC转换器，其電(diàn)源電(diàn)压為(wèi)110或220 VAC，并将其转换為(wèi)3V，5V，9V，12V或24 VDC。总體(tǐ)而言，这些VDC输出電(diàn)源具有(yǒu)多(duō)种配置，尺寸和输出级别。

如您所知，直流以恒定的速率连续流动。对于无法在AC可(kě)变電(diàn)压下正常运行的设备，必须使用(yòng)这种类型的输出電(diàn)源。最好的例子之一就是台式机和筆(bǐ)记本電(diàn)脑以及其他(tā)敏感電(diàn)子设备中的主板。

尽管典型的台式VDC输出電(diàn)源将提供3.3、5和12伏的DC以满足PC系统的各种需求，但并非所有(yǒu)VDC输出電(diàn)源都是等效的。请牢记这一点，在根据功耗要求设计PCB时必须仔细考虑。

VDC输出電(diàn)源类型

VDC電(diàn)源共有(yǒu)两种类型：線(xiàn)性和开关模式。尽管它们都提供VDC電(diàn)源输出，但它们在此过程中采用(yòng)了不同的方法。就应用(yòng)而言，它们各有(yǒu)优缺点。

在功能(néng)上，線(xiàn)性電(diàn)源传导電(diàn)流，而开关電(diàn)源将DC转换為(wèi)开关信号。在开关模式VDC電(diàn)源中，整流器产生DC输出電(diàn)压。关于尺寸，線(xiàn)性VDC電(diàn)源通常更大且更重。这些尺寸的差异通常会决定哪种最适合您的特定设计。 

每种类型处理(lǐ)EMI，功率调节以及功率处理(lǐ)的方式也有(yǒu)所不同。在電(diàn)子领域，您会遇到一些使用(yòng)線(xiàn)性VDC電(diàn)源的设计，但是，大多(duō)数设计仍使用(yòng)开关模式。

开关電(diàn)源

开关電(diàn)源（SMPS）由于其作為(wèi)電(diàn)源的效率和有(yǒu)效性而被广泛用(yòng)于各种应用(yòng)中。SMPS的优势包括：

较小(xiǎo)的尺寸

重量轻

 更具成本效益

更高效

性能(néng)优于線(xiàn)性VDC输出電(diàn)源

考虑到電(diàn)子设备尺寸的不断减小(xiǎo)以及对便携性的日益增長(cháng)的需求，可(kě)以理(lǐ)解為(wèi)什么它们被最广泛地使用(yòng)。总體(tǐ)而言，SMPS是一种利用(yòng)功率半导體(tǐ)通过高速率连续关闭和开启来转换和调节能(néng)量的设备。

SMPS中的调节通过开关调节器完成。同样，一个串联开关元件可(kě)断开和接通通向平滑電(diàn)容器的電(diàn)流。进而，電(diàn)容器上的電(diàn)压控制串联元件的接通时间。最后，它通过電(diàn)容器的连续开关来维持应用(yòng)所需的電(diàn)压電(diàn)平。

开关電(diàn)源的类型：

正向转换器

自激式反激转换器

反激转换器

直流到直流转换器

線(xiàn)性VDC输出電(diàn)源

特征在于，線(xiàn)性電(diàn)源不受SMPS的高频切换的影响，因此更适合于低噪声应用(yòng)。它们用(yòng)于需要出色调节，低纹波，低電(diàn)磁辐射和出色瞬态响应的应用(yòng)中。就功能(néng)而言，線(xiàn)性電(diàn)源只会降低其输入電(diàn)压以提供较低的输出電(diàn)压。

通过设计，線(xiàn)性電(diàn)源在使用(yòng)一系列整流器電(diàn)路和滤波器以提供非常干净的直流電(diàn)压之前，会利用(yòng)大型变压器将交流電(diàn)源的電(diàn)压降低至更低的交流電(diàn)压。但是，请记住，線(xiàn)性電(diàn)源与SMPS的权衡或缺点包括：

较大的尺寸

體(tǐ)重增加

降低效率分(fēn)析ÿ

通常，我们发现線(xiàn)性電(diàn)源用(yòng)于医疗设备，通信设备，低噪声放大器，传感器和模数转换器。

電(diàn)源类型的总體(tǐ)优缺点

开关電(diàn)源的尺寸可(kě)以比線(xiàn)性電(diàn)源小(xiǎo)80％，重量也要轻得多(duō)。需要权衡的是，SMPS会产生高频噪声，该噪声会干扰敏感的電(diàn)子设备。但是，SMPS可(kě)以承受10至20毫秒(miǎo)的交流電(diàn)损失，而不会中断其输出。 

由于線(xiàn)性電(diàn)源利用(yòng)较大的半导體(tǐ)器件来调节其输出電(diàn)压，因此它会产生更多(duō)的热量，因此效率较低。这相当于其電(diàn)压输出的效率约為(wèi)60％。就SMPS的效率而言，其電(diàn)压输出通常為(wèi)80％或更高。

关于瞬态响应时间，線(xiàn)性電(diàn)源的速度比SMPS快100倍，这在特定应用(yòng)中非常关键。

随着公司积极寻求降低成本的方法，SMPS凭借其成本效益，更小(xiǎo)的尺寸和更高的效率成為(wèi)了选择的電(diàn)源。此外，当今对便携性和小(xiǎo)型化的日益增長(cháng)的需求仅导致SMPS的使用(yòng)增加。您选择的VDC输出電(diàn)源类型最终取决于您的特定设计要求。線(xiàn)性電(diàn)源更适合于敏感的模拟電(diàn)路，而SMPS最适合于较小(xiǎo)的便携式设备。