助力通关硬件开发基础面专刊<4/30>--第二章电源---线性电源与开关电源的优缺点及相关知识点

2.1.4线性电源和开关电源的优缺点及相关应用

【考点映射】
》》》为什么选用线性电源
》》》线性电源有什么优点、缺点
》》》选用开关电源的理由
》》》开关电源有什么优点、缺点
》》》开关电源与线性电源的优缺点？

》》》LDO的应用场合

》》》开关电源的应用场合

【出现频度】⭐⭐⭐⭐⭐
【难度】★★
【参考答案】

线性电源的优缺点

优点

1、结构相对简单。在第一节中拓扑结构，我们就可以看到，LDO的结构相对与开关电源要简单一些，结构简单会带来调试和维护的方便
2、电源输出噪声小。
3、高频干扰小。LDO没有工作在高频状态下的元件，所以有高频干扰/高频噪声会小很多。
缺点
1、转换效率较低。由于工作在线性状态，调整管上承担压降，在输出大电流时，功耗很大，致使转换效率下降，同时还需要安装散热片，提高成本。

开关电源的优缺点

优点

1、效率高。开关电源的转换效率可以达到95%，甚至更高。

2、不仅能够降压（buck）、也可以升压（Boost），还可以反极性（Buck-Boost）

缺点

1、纹波大。纹波是指输出电源的交流中存在某种分量，其包含电源输入频率和内部开关频率的成分。(噪声不同于纹波)

2、高频干扰大。

这两个缺点都是由于开关电源开关状态所引起的，工作在开关状态下的元件，会产生一些高频干扰/高频噪声。

LDO的应用场合

1、电源噪声要求较高的电路

2、压差和输出电流较小的电路

3、对功耗不敏感的系统

4、仅用于降压系统

开关电源的应用场合

1、压差和输出电流较大的电路

2、要求低功耗、高效率的系统

3、不仅可用于降压，还可以用于升压、极性反转的系统

2.1.5开关电源的死区时间

【考点映射】
》》》死区时间了解吗？描述下？
【出现频度】⭐⭐⭐
【难度】★★
【参考答案】

在电源（一）中的拓扑中，我们可以看到开关电源中存在二极管和MOS管两个开关元件，如果考虑开关速度和效率问题，

开关频率和效率要求比较高，则两个都应为MOS管，此时的电路拓扑则为同步整流型。

在工作时使两个MOS管交替导通，MOS管的导通阻抗很低，几毫欧，可以改善由于二极管导通压降较大，进而带来的效率低的问题，提高电源效率。这时候就需要考虑死区时间的问题了，必须保证两个MOS管至多一个导通。如果两个同时导通，会烧坏电路。简化电路示意图如下图：

死区时间图：
上管上升沿时间：Tru、上管下降沿时间：Tfu、上管上升沿时间： Trl、上管下降沿时间：Tfl。
死区时间：tUGFLGR（UGATE to LGATE Deadtime）、tUGFLGR（LGATE to UGATE Deadtime）
图片说明

2.1.6开关电源的调制方式

》》》开关电源的调制方式有哪些？
》》》什么是PWM、什么是PFM
》》》PWM与PFM的优缺点
【出现频度】⭐⭐⭐
【难度】★★
【参考答案】
PWM（Pulse Width Modulation），为一种固定开关周期，通过控制Ton进而调整占空比的调制方式，即恒频变宽。
PFM（Pulse Frequency Modulation），它的调制方式则是让占空比不变，然后根据负载电流大小，进而改变开关管的开关时间，改变工作频率。即恒宽变频。