Différence entre SMPS et alimentation linéaire | SMPS vs alimentation linéaire

Différence clé - SMPS vs alimentation linéaire

La plupart des appareils électroniques et électriques nécessitent une tension continue pour fonctionner. Ces appareils, en particulier les dispositifs électroniques à circuits intégrés, doivent être alimentés avec une tension continue fiable et sans distorsion pour qu'ils fonctionnent sans dysfonctionnement ni combustion. Le but d'une alimentation CC est de fournir une tension continue propre à ces appareils. Les alimentations en courant continu sont classées en mode linéaire et en mode commuté, qui sont les topologies impliquées pour rendre l'alimentation secteur en courant continu. L'alimentation linéaire utilise un transformateur pour abaisser directement la tension du secteur AC à un niveau souhaité tandis que SMPS convertit le courant alternatif en courant continu à l'aide d'un dispositif de commutation qui permet d'obtenir une valeur moyenne du niveau de tension désiré. C'est la différence clé entre SMPS et alimentation linéaire.

TABLE DES MATIÈRES

1. Vue d'ensemble et différence clé

2. Qu'est-ce que l'alimentation linéaire

3. Qu'est-ce que SMPS

4. Comparaison côte à côte - SMPS vs Alimentation linéaire sous forme tabulaire

5. Résumé

Qu'est-ce qu'une alimentation linéaire?

Dans une alimentation linéaire, la tension alternative du secteur est convertie directement en tension inférieure par un transformateur abaisseur. Ce transformateur doit gérer une grande puissance car il fonctionne à la fréquence du réseau AC 50/60 Hz. Par conséquent, ce transformateur est volumineux et volumineux, ce qui rend l'alimentation électrique lourde et grande.

La tension abaissée est ensuite redressée et filtrée pour obtenir la tension continue nécessaire à la sortie. Comme la tension à ce niveau est sujette à varier en fonction des distorsions de la tension d'entrée, une régulation de tension est effectuée avant la sortie. Le régulateur de tension dans une alimentation linéaire est un régulateur linéaire, qui est généralement un dispositif à semi-conducteurs qui agit comme une résistance variable. La valeur de résistance de sortie change avec la puissance de sortie requise, ce qui rend la tension de sortie constante. Ainsi, le régulateur de tension fonctionne comme un dispositif de dissipation de puissance. La plupart du temps, il dissipe l'excès de puissance pour rendre la tension constante. Par conséquent, le régulateur de tension doit avoir de grands dissipateurs de chaleur. En conséquence, les alimentations linéaires deviennent beaucoup plus lourdes. En outre, en raison de la dissipation de puissance par le régulateur de tension en tant que chaleur, l'efficacité d'une alimentation linéaire chute jusqu'à environ 60%.

Cependant, les alimentations linéaires ne produisent pas de bruit électrique sur la tension de sortie.Il fournit une isolation entre la sortie et l'entrée à cause du transformateur. Par conséquent, les alimentations linéaires sont utilisées pour les applications haute fréquence telles que les appareils radiofréquence, les applications audio, les tests de laboratoire qui nécessitent une alimentation sans bruit, le traitement du signal et les amplificateurs.

Figure 01: Alimentation avec un régulateur de tension linéaire

Qu'est-ce que le SMPS?

SMPS (alimentation à découpage ) fonctionne sur un transistor à commutation. Dans un premier temps, l'entrée AC est convertie en tension continue par un redresseur, sans réduire la tension, contrairement à une alimentation linéaire. Ensuite, la tension continue subit une commutation haute fréquence, typiquement par un transistor MOSFET. C'est-à-dire que la tension à travers le MOSFET est activée et désactivée par le signal MOSFET Gate, généralement un signal modulé en largeur d'impulsion d'environ 50 kHz (bloc hacheur / onduleur). Après cette opération de hachage, la forme d'onde devient un signal CC pulsé. Après cela, un transformateur abaisseur est utilisé pour réduire la tension du signal DC pulsé haute fréquence au niveau désiré. Enfin, un redresseur de sortie et un filtre sont utilisés pour rétablir la tension continue de sortie.

Figure 02: Schéma de principe d'un SMPS

La régulation de tension en SMPS se fait par un circuit de retour contrôlant la tension de sortie. Si la puissance requise de la charge est élevée, la tension de sortie a tendance à augmenter. Cet incrément est détecté par le circuit de rétroaction du régulateur et est utilisé pour contrôler le rapport on / off du signal PWM. Ainsi, la tension moyenne du signal change. En conséquence, la tension de sortie est contrôlée pour rester constante.

Le transformateur abaisseur utilisé dans le SMPS fonctionne à haute fréquence; ainsi, le volume et le poids du transformateur sont bien inférieurs à ceux d'une alimentation linéaire. Cela devient une raison majeure pour qu'un SMPS soit beaucoup plus petit et plus léger que son homologue de type linéaire. De plus, la régulation de tension se fait sans dissiper la puissance excédentaire sous forme de perte ohmique ou de chaleur. L'efficacité de la SMPS atteint 85-90%.

Dans le même temps, un SMPS génère du bruit haute fréquence en raison de l'opération de commutation du MOSFET. Ce bruit peut se refléter dans la tension de sortie; Cependant, dans certains modèles avancés et coûteux, ce bruit de sortie est atténué dans une certaine mesure. En outre, la commutation crée également des interférences électromagnétiques et radiofréquences. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser des blindages RF et des filtres EMI dans les SMPS. Par conséquent, les SMPS ne sont pas des applications audio et radiofréquence appropriées. Des équipements moins sensibles au bruit, tels que les chargeurs de téléphones mobiles, les moteurs à courant continu, les applications à haute puissance, etc., peuvent être utilisés avec les SMPS. Son design plus léger et plus petit le rend pratique pour être utilisé comme des appareils portables.

Quelle est la différence entre SMPS et alimentation linéaire?

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SMPS vs Alimentation linéaire
Le SMPS redresse directement le secteur sans réduire la tension. Ensuite, le courant continu converti est commuté en haute fréquence pour un transformateur plus petit afin de le réduire au niveau de tension désiré.Enfin, le signal AC haute fréquence est redressé à la tension de sortie CC.	L'alimentation linéaire réduit la tension à la valeur souhaitée au début par un transformateur plus grand. Après cela, le courant alternatif est redressé et filtré pour produire la tension continue de sortie.
Régulation de la tension
La régulation de la tension s'effectue en contrôlant la fréquence de commutation. La tension de sortie est surveillée par le circuit de retour et la variation de tension est utilisée pour le contrôle de fréquence.	La tension continue redressée et filtrée est soumise à une résistance de sortie d'un diviseur de tension pour établir la tension de sortie. Cette résistance est contrôlable par un circuit de rétroaction qui surveille la variation de la tension de sortie.
Efficacité
La génération de chaleur dans SMPS est relativement faible puisque le transistor de commutation fonctionne dans les régions de coupure et de manque d'alimentation. La petite taille du transformateur de sortie réduit également la perte de chaleur. Par conséquent, l'efficacité est plus élevée (85-90%).	La puissance excédentaire est dissipée sous forme de chaleur pour rendre la tension constante dans une alimentation linéaire. De plus, le transformateur d'entrée est beaucoup plus volumineux; ainsi, les pertes du transformateur sont plus élevées. Par conséquent, l'efficacité d'une alimentation linéaire est aussi faible que 60%.
Construire
La taille du transformateur d'un SMPS n'a pas besoin d'être grande car elle fonctionne en haute fréquence. Par conséquent, le poids du transformateur sera également moindre. En conséquence, la taille, ainsi que le poids d'un SMPS est beaucoup plus faible qu'une alimentation linéaire.	Les alimentations linéaires sont beaucoup plus volumineuses car le transformateur d'entrée doit être grand en raison de la faible fréquence sur laquelle il fonctionne. Comme plus de chaleur est générée dans un régulateur de tension, les dissipateurs de chaleur doivent également être utilisés.
Distorsions de bruit et de tension
SMPS génère un bruit haute fréquence dû à la commutation. Cela passe dans la tension de sortie, ainsi que d'entrer dans le secteur parfois. Une distorsion harmonique dans le secteur pourrait également être possible dans les SMPS.	Les alimentations linéaires ne produisent pas de bruit dans la tension de sortie. La distorsion harmonique est beaucoup moins importante que celle des SMPS.
Applications
SMPS peut être utilisé en tant que périphérique portable en raison de sa petite taille. Mais comme il génère un bruit haute fréquence, les SMPS ne peuvent pas être utilisés pour des applications sensibles au bruit telles que les applications RF et audio.	Les alimentations linéaires sont beaucoup plus grandes et ne peuvent pas être utilisées pour les appareils portables. Comme ils ne génèrent pas de bruit et que la tension de sortie est également propre, ils sont utilisés pour la plupart des tests électriques et électroniques dans les laboratoires.

Sommaire - Alimentation SMPS vs alimentation linéaire

Les alimentations SMPS et linéaires sont deux types d'alimentations DC utilisées. La différence clé entre SMPS et l'alimentation linéaire est les topologies utilisées pour la régulation de tension et la tension vers le bas. Alors que l'alimentation linéaire convertit le courant alternatif en basse tension au début, SMPS rectifie d'abord et filtre le courant alternatif du secteur, puis commute sur un courant alternatif haute fréquence avant de descendre. Comme le poids et la taille du transformateur augmentent à mesure que la fréquence de fonctionnement diminue, le transformateur d'entrée des alimentations linéaires est beaucoup plus lourd et plus gros contrairement au SMPS.De plus, comme la régulation de la tension est réalisée avec une dissipation de chaleur à travers les résistances, les alimentations linéaires doivent avoir des dissipateurs de chaleur qui les rendent encore plus lourds. Le régulateur des SMPS contrôle la fréquence de commutation pour contrôler la tension de sortie. Par conséquent, les SMPS sont plus petits et plus légers. Comme la production de chaleur dans SMPS est inférieure, leur efficacité est également plus élevée.

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Référence:

1. "Alimentations linéaires et régulateurs. "Nouvelles de réparation et de technologie d'électronique. N. p., n. ré. Web. Disponible ici. 14 juin 2017.

2. "Alimentation à découpage. " Wikipédia. Fondation Wikimedia, 17 mai 2017. Web. Disponible ici. 14 juin 2017.

Courtoisie d'image:

1. "Alimentation avec régulateur de tension linéaire" Par CLI - Propre travail, Domaine Public) via Commons Wikimedia

2. "Schéma de bloc SMPS" Par IE sur Wikipedia anglais - Transféré de en. wikipedia à Commons par Dcirovic., Public Domain) via Commons Wikimedia