开关电源与线性电源的区别,附实战方案

科技   2024-12-04 17:01   广东  
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开关电源和线性电源的内部结构完全不同。顾名思义,开关电源具有开关功能。它使用可变占空比或频率转换方法来获得不同的电压。实现更加复杂。最大的优点是效率高。超过90%的缺点是纹波和开关噪声大,适用于纹波和噪声要求不高的情况。虽然线性电源没有开关效果,并且是连续模拟控制的一部分,但其内部结构相对简单,芯片面积较小。
开关电源(包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、AC/DC模块和DC/DC模块)与线性电源相比较,最突出的优点是转换效率高,一般可达80%~85%,高的可达90%~97%;其次,开关电源采用高频变压器替代了笨重的工频变压器,不仅重量减轻,体积也减小了,因此应用范围越来越广。
开关电源和线性电源在应用场景方面也有差异:
线性电源适用于需要极低噪声和高稳定性的场合,如音频、医疗、称重和实验室设备等。
开关电源适用于需要高效率和小体积的应用,如计算机、移动设备充电器和其他消费电子产品。

我爱方案网根据不同应用场景,推荐安全稳定且高效的电源方案及电子配件。


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极海APM32F407通信电源方案

该方案以稳定性为前提,更确保方案整体的快速性、准确性与平稳性,单颗MCU即可对PFC单元和全桥LLC单元进行全面数字控制,实现整个负载范围的零电压开关,提高效率和可靠性。


方案主控采用极海APM32F407高性能MCU,是一种数字控制的紧凑型隔离式AC/DC电源设计,包括两个主要功率单元:前端的升压型功率因数校正单元PFC,及后端的谐振 LLC 全桥隔离式DC/DC变换器单元,可在所有运行模式下生成适用于电源电子开关器件的 PWM 波形、变占空比、变开关频率、相移控制等。


方案优势:


1.32位Arm® Cortex®-M4F 内核,最高主频168MHz,支持PFC及LLC的环路控制;
2.内置 3 个12位ADC,每个 ADC 最多有16个外部通道,支持 DMA,可以满足PFC+LLC通讯电源3通道电压跟3通道电流采集需求;
3.2 个可以提供 7 通道 PWM 输出的 16位高级定时器 TMR1、TMR8,支持死区生成和刹车输入等功能,满足通讯电源PFC单元跟LLC单元5个开关器件的控制需求,并且刹车输入可在紧急情况快速停机保护器件免受损坏;
4.4 个 USART、2 个 UART通信接口,可满足电源及上层系统的交互需求;
5.Flash容量最高为1MB,SRAM容量最高为192KB+4KB,满足程序存储和运算要求,并且有冗余便于程序扩展;
6.内置备份寄存器,可灵活保存控制参数,无需外部EEPROM;
7.支持交流电压AC90V~AC264V,频率50/60Hz,全电网兼容。
小华HC32F334  3kW 两相交错全桥LLC方案(参考设计)
方案简介:

交错式LLC电源拓扑能大幅度降低LLC输出电流纹波,可以减少输出侧滤波电容,从而减少系统体积;扩大单相LLC变换器的输出功率容量,相比直接并联,多相交错后相间易于均流;轻负载时还可以以单相全桥模式工作。所以已经广泛应用在中大功率工业领域。小华HC32F334专用数字电源控制器结合了交错LLC的发波时序和保护需求,完全自主开发设计,支持12路130ps高精度HRPWM。

方案特色:

输入电压:DC 380-420V

输出电压:DC 48V

功率:3000W

峰值效率:97%

谐振频率:132K

两相均流度:>95%

输出纹波:<1%

MCU特色

M4 32位 120MHz CPU

36KB RAM 和128KB FLASH

2*6路130ps高精度PWM,支持高精度周期、高精度

占空比和高精度错相

10个事件驱动的时序引擎

可编程逻辑阵列PLA

带FPU和DSP内核

集成EMB功能

8通道DMA,灵活的触发源,支持连锁传输

应用场景:

AC/DC、DC/DC数字电源应用,如通信与服务器电源、砖块电源、微逆、充电桩DC/DC等。

双向15KW三相双向充电桩电源方案



该方案是一个15KW的三相维也纳非隔离方案,可同时实现AC/DC和DC/AC的双向转换,非常适用于高功率充电桩,工业电池充电器,UPS等的前级应用。该方案直流电压:800Vdc,交流电压:400Vac@50Hz,功率15KW,效率高达99%,采用软启动,能有效抑制浪涌电流。


方案基于ST MCU STM32G474RET6实现控制,该芯片是ST新一代数字电源控制芯片,主频高达170MHz,内核采用Arm Cortex-M4,支持浮点运算,数学加速器,高精度定时器,该定时器可以同时发出12路PWM任意波,精度高达184ps,同时该芯片集成4个OP,多路UART,I2C,DAC控制,实现实时过流和过压保护。


方案优势:


  • 三相三电平双向AC/DC转换。
  • AC交流电压:380±10%Vac,DC直流电压:800Vdc。
  • AC to DC模式:PF> 0.99,支持软启动,抑制浪涌电流。
  • 整机效率高达99%。
  • 主芯片采用ST新一代数字电源控制芯片STM32G474RET6,主频170MHz,Flash 512K,LQFP64。


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