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技術(shù)專題
電路設(shè)計(jì)VDC輸出電源的作用
隨著我們?cè)O(shè)備的不斷發(fā)展，我們對(duì)更有效的供電方式的要求也在不斷提高。由于便攜性幾乎是每個(gè)設(shè)備功能列表的頂部，因此我們?cè)谌绱吮姸嗟膽?yīng)用中發(fā)現(xiàn)直流電壓是可以理解的。幾乎所有的電子設(shè)備和產(chǎn)品都使用直流（DC），這使得VDC輸出電源得到最廣泛的應(yīng)用。依賴于DC的各種電路中的一些包括AC-DC轉(zhuǎn)換器，DC-DC轉(zhuǎn)換器，壁式電源適配器，當(dāng)然還有VDC輸出電源。
VDC是指直流電壓，它可以來自電池或?qū)?span lang="EN-US">AC（交流電）轉(zhuǎn)換為DC的電源。顧名思義，直流電始終沿一個(gè)方向流動(dòng)，我們通常通過導(dǎo)體（電線）供電。DC最明顯的優(yōu)勢(shì)是它的穩(wěn)定性。
該特性非常適合許多沒有DC穩(wěn)定性就無法實(shí)現(xiàn)功能的應(yīng)用。總之，例如，許多設(shè)備（例如PC）無法直接利用交流電準(zhǔn)確運(yùn)行。
盡管地球上大多數(shù)地方的電網(wǎng)都使用交流電，但消費(fèi)類電子設(shè)備卻沒有（至少不是直接使用）。這是為什么VDC輸出電源至關(guān)重要的主要示例。
VDC輸出電源
通常，VDC輸出電源是一個(gè)簡(jiǎn)單的AC-DC轉(zhuǎn)換器，其電源電壓為110或220 VAC，并將其轉(zhuǎn)換為3V，5V，9V，12V或24 VDC?？傮w而言，這些VDC輸出電源具有多種配置，尺寸和輸出級(jí)別。
如您所知，直流以恒定的速率連續(xù)流動(dòng)。對(duì)于無法在AC可變電壓下正常運(yùn)行的設(shè)備，必須使用這種類型的輸出電源。最好的例子之一就是臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦以及其他敏感電子設(shè)備中的主板。
盡管典型的臺(tái)式VDC輸出電源將提供3.3、5和12伏的DC以滿足PC系統(tǒng)的各種需求，但并非所有VDC輸出電源都是等效的。請(qǐng)牢記這一點(diǎn)，在根據(jù)功耗要求設(shè)計(jì)PCB時(shí)必須仔細(xì)考慮。
VDC輸出電源類型
VDC電源共有兩種類型：線性和開關(guān)模式。盡管它們都提供VDC電源輸出，但它們?cè)诖诉^程中采用了不同的方法。就應(yīng)用而言，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。
在功能上，線性電源傳導(dǎo)電流，而開關(guān)電源將DC轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)。在開關(guān)模式VDC電源中，整流器產(chǎn)生DC輸出電壓。關(guān)于尺寸，線性VDC電源通常更大且更重。這些尺寸的差異通常會(huì)決定哪種最適合您的特定設(shè)計(jì)。
每種類型處理EMI，功率調(diào)節(jié)以及功率處理的方式也有所不同。在電子領(lǐng)域，您會(huì)遇到一些使用線性VDC電源的設(shè)計(jì)，但是，大多數(shù)設(shè)計(jì)仍使用開關(guān)模式。
開關(guān)電源
開關(guān)電源（SMPS）由于其作為電源的效率和有效性而被廣泛用于各種應(yīng)用中。SMPS的優(yōu)勢(shì)包括：
較小的尺寸
重量輕
更具成本效益
更高效
性能優(yōu)于線性VDC輸出電源
考慮到電子設(shè)備尺寸的不斷減小以及對(duì)便攜性的日益增長(zhǎng)的需求，可以理解為什么它們被最廣泛地使用?？傮w而言，SMPS是一種利用功率半導(dǎo)體通過高速率連續(xù)關(guān)閉和開啟來轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)能量的設(shè)備。
SMPS中的調(diào)節(jié)通過開關(guān)調(diào)節(jié)器完成。同樣，一個(gè)串聯(lián)開關(guān)元件可斷開和接通通向平滑電容器的電流。進(jìn)而，電容器上的電壓控制串聯(lián)元件的接通時(shí)間。最后，它通過電容器的連續(xù)開關(guān)來維持應(yīng)用所需的電壓電平。
開關(guān)電源的類型：
正向轉(zhuǎn)換器
自激式反激轉(zhuǎn)換器
反激轉(zhuǎn)換器
直流到直流轉(zhuǎn)換器
線性VDC輸出電源
特征在于，線性電源不受SMPS的高頻切換的影響，因此更適合于低噪聲應(yīng)用。它們用于需要出色調(diào)節(jié)，低紋波，低電磁輻射和出色瞬態(tài)響應(yīng)的應(yīng)用中。就功能而言，線性電源只會(huì)降低其輸入電壓以提供較低的輸出電壓。
通過設(shè)計(jì)，線性電源在使用一系列整流器電路和濾波器以提供非常干凈的直流電壓之前，會(huì)利用大型變壓器將交流電源的電壓降低至更低的交流電壓。但是，請(qǐng)記住，線性電源與SMPS的權(quán)衡或缺點(diǎn)包括：
較大的尺寸
體重增加
降低效率分析?
通常，我們發(fā)現(xiàn)線性電源用于醫(yī)療設(shè)備，通信設(shè)備，低噪聲放大器，傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
電源類型的總體優(yōu)缺點(diǎn)
開關(guān)電源的尺寸可以比線性電源小80％，重量也要輕得多。需要權(quán)衡的是，SMPS會(huì)產(chǎn)生高頻噪聲，該噪聲會(huì)干擾敏感的電子設(shè)備。但是，SMPS可以承受10至20毫秒的交流電損失，而不會(huì)中斷其輸出。
由于線性電源利用較大的半導(dǎo)體器件來調(diào)節(jié)其輸出電壓，因此它會(huì)產(chǎn)生更多的熱量，因此效率較低。這相當(dāng)于其電壓輸出的效率約為60％。就SMPS的效率而言，其電壓輸出通常為80％或更高。
關(guān)于瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間，線性電源的速度比SMPS快100倍，這在特定應(yīng)用中非常關(guān)鍵。
隨著公司積極尋求降低成本的方法，SMPS憑借其成本效益，更小的尺寸和更高的效率成為了選擇的電源。此外，當(dāng)今對(duì)便攜性和小型化的日益增長(zhǎng)的需求僅導(dǎo)致SMPS的使用增加。您選擇的VDC輸出電源類型最終取決于您的特定設(shè)計(jì)要求。線性電源更適合于敏感的模擬電路，而SMPS最適合于較小的便攜式設(shè)備。