Was ist der Vorteil einer Umschaltung auf ein lineares Netzteil?

Die Antwort darauf, welche Sie verwenden, hängt von der Anwendung und den Effizienzanforderungen ab.

Beispielsweise werden Sie gebeten, eine Telefonladestation herzustellen. Das Dock wird über eine 12-V-Steckdose mit Strom versorgt und versorgt das Telefon mit 5 V bei 500 mA. Bei Verwendung eines Linearreglers werden 3,5 W abgeführt. Das ist ziemlich viel Verschwendung, aber Sie sind an das Stromnetz angeschlossen, und eine Ladestation ist ein ausreichend großes Gerät, bei dem ein ordnungsgemäß gekühlter Regler keine große Erwärmung verursachen würde Themen.

Nehmen wir auf der anderen Seite an, Sie bauen ein tragbares Gerät, das mit einer kleinen Li-Po-Batterie betrieben wird, selbst wenn Sie eine LDO-Schaltung entworfen haben, die nur etwa 1 W Strom verschwendet, wäre ein Schaltkreis wünschenswerter, als wenn er richtig entworfen wäre. Sie könnten Ihre Verschwendung auf <10% der des Linearreglers reduzieren

Hinweis: Beachten Sie die Wirkungsgradkurven von Schaltreglern. Sie haben normalerweise nur für kleine Bereiche des Stromverbrauchs einen hohen Wirkungsgrad, und es hilft zu verstehen, mit welchem ​​Stromverbrauch Ihre Anwendung unter verschiedenen Bedingungen arbeitet, um den effizientesten Stromkreis zu entwerfen. Außerdem - das Auslegen von Schaltreglern auf einer Leiterplatte kann ein Hit / Miss sein - ich habe viele Vorfälle gesehen, bei denen winzige Layoutprobleme die gewünschte Spannung beeinträchtigen können.

Wie DoxyLover betonte, geht es nicht nur darum, „heiß zu werden“. Der Wirkungsgrad eines Linearreglers ist Vout / Vin, was wirklich schlecht ist, wenn zwischen Eingang und Ausgang ein großer Unterschied besteht. Stellen Sie sich als extremes Beispiel eine moderne Desktop-CPU vor, die mit 0,9 V betrieben wird.

Ein weiterer Vorteil von Schaltreglern ist, dass sie die Eingangsspannung erhöhen oder invertieren können. Wenn Sie eine positive und negative Spannung von einer einzelnen Batterie oder 12 V von einem 1,2-V-Solarpanel benötigen, funktioniert ein Linearregler überhaupt nicht.

Lineare Netzteile können in Fällen, in denen die Eingangsspannung immer leicht über der erforderlichen Ausgangsspannung liegt, etwa so effizient sein wie Schaltnetzteile – und in seltenen Fällen sogar noch effizienter. Wenn die Eingangsspannung nur geringfügig über der erforderlichen Spannung liegt, führt leider ein kleiner Einbruch der Eingangsspannung dazu, dass eine Versorgung die erforderliche Ausgangsspannung nicht aufrechterhalten kann, und ein kleiner Anstieg der Eingangsspannung führt zu einem enormen relativen Anstieg der Menge an Leistung, die eine lineare Versorgung abführen muss.

Der Vorteil eines Schaltnetzteils besteht darin, dass es über einen weiten Bereich von Eingangsspannungen eine gute Leistung bieten kann. Obwohl, wie darudude anmerkt, viele Netzteile einen etwas engen Bereich von Bedingungen haben, unter denen sie eine optimale Effizienz erreichen , ergeben sich solche Grenzen in den meisten Fällen aus der Tatsache, dass viele Netzteile eine bestimmte Mindestleistung haben, die sie ziehen werden, ob oder nicht Die Last erfordert dies sowie eine bestimmte Menge an Strom, die sie über das hinaus verbrauchen, was die Last benötigt.

Wenn ein 12-V-zu-5-V-Wandler einen Wirkungsgrad von 90 % hat, wenn er einen Verstärker versorgt, aber mindestens 1 uA aus der Quelle zieht, dann wäre sein Wirkungsgrad beim Ansteuern einer 10-nA-Last ziemlich erbärmlich (weniger als 1 %), aber die Menge an Leistung wäre es Die Verschwendung in dieser Situation würde nur 12 uW betragen - weit weniger als die Verluste bei der Versorgung eines vollen Verstärkers (wo etwa 0,56 W verschwendet würden). Wenn ein batteriebetriebenes Gerät eine Last versorgen muss, die jede Woche 1 Sekunde lang einen vollen Ampere verbraucht und ansonsten 10 nA zieht, würde die durchschnittliche Stromaufnahme etwa 1,7 uA betragen, wovon 1,0 uA das Ergebnis des Basisstroms wären ziehen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad etwa 40 % beträgt. Wenn die Last jedoch jede Woche zehn Sekunden lang einen vollen Ampere verbraucht, würde die durchschnittliche Stromaufnahme etwa 8 uA betragen und der Wirkungsgrad würde sich auf etwa 80 % verbessern. Mit der Last von einer Sekunde pro Woche, Eine Reduzierung des während der Leerlaufzeiten gezogenen Stroms könnte möglicherweise die Batterielebensdauer verdoppeln. Bei der Last von zehn Sekunden pro Woche wäre die Batterielebensdauer jedoch durch die Notwendigkeit begrenzt, der Last echten Strom zuzuführen, selbst wenn der Stromverbrauch im Leerlauf auf nichts reduziert werden könnte.