Fuentes de alimentación de sobremesa: lineal vs conmutación? [cerrado]

22

Estoy buscando obtener una fuente de alimentación de mesa decente ($ 150-300) para el diseño y las pruebas electrónicas de nivel hobby. No quiero modificar o usar un suministro ATX de computadora porque quiero:

  • Voltaje ajustable
  • Corriente ajustable
  • Bajo ruido / ondulación
  • Exactitud
  • 1 o 2 salidas de voltaje
  • 0-30VDC (no se necesita CA)
  • 3-5A

Cuando miro los suministros de varios fabricantes, encuentro algunos que parecen buenas opciones, sin embargo, me encuentro con un aspecto que me desconcierta: ¿lineal o de conmutación?

Estoy planeando principalmente proyectos pequeños de microcontroladores, pero también me gustaría hacer algunos proyectos de audio y RF. Me preocupa que un suministro de conmutación pueda tener un exceso de ruido. ¿Es una preocupación válida o los suministros de conmutación de calidad son más que adecuados para una energía limpia similar a una batería?

Además, ¿debo suponer que un suministro que no especifica lineal / conmutación en su hoja de datos es un tipo de conmutación?

JYelton
fuente
A partir de esto, pasé a preguntar sobre algunas fuentes de alimentación específicas en otra pregunta .
JYelton

Respuestas:

20

Obtenga lo que satisfaga sus necesidades de voltaje, corriente, lecturas, tamaño, precio, etc. No se preocupe si es un conmutador o lineal.

En general, los lineales son menos eficientes. Sin embargo, esto importa poco para un banco de suministros. Los pocos vatios o incluso 10s de vatios que ocasionalmente pueden consumir más que el conmutador equivalente son irrelevantes. Se pondrá más caliente, pero presumiblemente ya que está comprando una caja completa en la que se ha diseñado. A menos que tal vez tenga en mente un lugar físico muy específico para esta caja y haya poco espacio para la ventilación, el calor adicional de un lineal ganó ' No importa

Los conmutadores tendrán algo de ruido de conmutación en su salida. De nuevo, esto no debería importar. Verifique la especificación de ondulación, pero la ondulación de cualquier suministro de laboratorio comercial de caja terminada realmente no debería ser tan alta, unos 10 segundos de mV como máximo.

¿Cuál es exactamente el problema con la ondulación? No mucho en un banco. Cosas como relés, motores, LED e incluso ocasionalmente LEB (bombilla emisora ​​de luz) no van a importar. Pero el punto más importante es que un circuito bien diseñado debería ser bastante inmune a la ondulación de la fuente de alimentación. Si su circuito no puede manejar unos 10 mV de rizado de suministro, ¿qué hará cuando salga del banco? En los pocos casos en los que la fluctuación de la oferta podría ser importante, de todos modos debería adquirir el hábito de agregar los filtros adecuados. Por ejemplo, para alimentar el opamp para el circuito de entrada sensible de un preamplificador de micrófono, coloque un inductor de chip de ferrita en serie seguido de una tapa de 10 µF a tierra que alimenta el pin de alimentación del opamp. Otros lugares también pueden necesitar un poco de filtrado, pero eso es algo que debería hacer de todos modos. Usando el amplificador de micrófono como ejemplo nuevamente, la etapa final puede consumir suficiente energía para que produzca su propia "onda" en su suministro local, ya sea que la fuente de alimentación original esté perfectamente limpia o no. Esto es solo una práctica de diseño normal.

Así que todo esto es un largo camino para decir que no te preocupes por eso. Incluso hay tipos híbridos en los que un conmutador realiza la mayor parte del trabajo con un post-regulador lineal que solo baja medio voltio más o menos para limpiar el ruido o le permite reducir las bajas corrientes y voltajes muy bien (lo que algunos conmutadores tienen un duro tiempo con). Una vez más, sin embargo, está comprando la caja general. Mira lo que hace como una caja negra y no te preocupes cómo se lograron exactamente todas las especificaciones.

Olin Lathrop
fuente
6

Las fuentes de alimentación lineales son menos eficientes y desperdician más energía como calor que las fuentes de alimentación conmutadas. Esto también da como resultado que los suministros de conmutación puedan proporcionar una corriente más alta para una disposición de enfriamiento dada del diseño de la fuente de alimentación, ya sea pasiva, enfriada por ventilador o algo más exótico.

Una fuente de alimentación de banco de modo de conmutación bien diseñada no debería tener mayor ondulación o ruido que una fuente lineal. Cuando se opera dentro de las especificaciones de carga de la fuente de alimentación de banco, la calidad del voltaje de salida no debería ser una preocupación.

Dado que una fuente de alimentación lineal utiliza principios de diseño electrónico más simples que la conmutación de fuentes, pero por otro lado tiene mayores necesidades de enfriamiento, la suposición de que una fuente de alimentación de banco no especificada es de un tipo u otro no está justificada, contactar al fabricante sería lo mejor opción.

Anindo Ghosh
fuente
1
No estoy de acuerdo con su afirmación "Una fuente de alimentación de banco de modo de conmutación bien diseñada no debería tener una ondulación o ruido más altos que una fuente lineal". Ningún suministro de conmutación será tan suave o silencioso como un lineal, por la simple razón de que la salida del tren de potencia de un conmutador nunca es continua: siempre depende de los condensadores de salida que mantienen la salida durante el período de tiempo cuando la energía no es siendo transferido a la carga. Agregue a esto todo el ruido CM generado por el cambio en sí, y tiene algo que es bastante ruidoso.
Adam Lawrence
55
Esta es la razón por la cual muchas fuentes de alimentación conmutadas para aplicaciones médicas u otras aplicaciones de bajo ruido a menudo utilizan una etapa de post-regulador lineal con pérdida después del conmutador, para deshacerse de la ondulación de HF.
Adam Lawrence
@Madmanguruman estaba simplemente escribiendo exactamente lo que usted escribió en su segundo comentario: Un modo de conmutación de alimentación en banco por lo general tienen un regulador lineal en la etapa de salida, a la dirección ruido de conmutación.
Anindo Ghosh
La mayoría de las fuentes de alimentación conmutadas comerciales no tendrán el post-regulador lineal. No son buenas opciones para el trabajo de laboratorio.
Adam Lawrence
@Madmanguruman Abrí dos suministros, ambos conmutados, ambos con etapas de salida lineal. YMMV.
Anindo Ghosh
5

Los suministros de laboratorio que cumplen con sus especificaciones se usan muy comúnmente en la industria y deberían ser fáciles de encontrar. HP / Agilent, BK Precision, GW Instek y muchos otros son buenos suministros de banco.

Un suministro puramente lineal será grande pero será la solución más silenciosa. Un conmutador con buena post-regulación lineal (la etapa lineal suavizará el ruido de conmutación y se encargará de la regulación de voltios y amperios) será casi tan bueno y ciertamente adecuado para la gran mayoría del trabajo de banco.

La mayoría de los suministros de banco con los que he jugado son de estos dos tipos, y en la práctica ambos producen CC que es más limpia que el típico suministro de limpieza del convertidor flyback utilizado en muchos diseños de fuentes de alimentación. Deberías estar bien.

Un conmutador puro, incluso con salida ajustable, no es la mejor opción para este tipo de trabajo. No obtendrá una salida muy limpia si intenta ajustar el voltaje muy bajo (incluso puede entrar en modo de salto de ciclo con una ondulación de salida mayor a la esperada).

Adam Lawrence
fuente
3

Me preocupa que un suministro de conmutación pueda tener un exceso de ruido. ¿Es una preocupación válida o los suministros de conmutación de calidad son más que adecuados para una energía limpia similar a una batería?

Tiene razón, una fuente de alimentación lineal debería tener menos ondulación y ruido en comparación con una fuente de conmutación. Además, el cambio de suministros suele ser más lento para responder a cambios rápidos en la carga. Sin embargo, el cambio de suministros es más eficiente, pesa mucho menos y produce menos calor; todos estos beneficios probablemente no te interesen.

Entonces, cuando se trata de eso, por el precio que mencionó, no creo que pueda encontrar un buen suministro de conmutación (puede estar equivocado), pero puede obtener uno bastante lineal. Creo que una oferta de cambio en este rango de precios sería de bastante baja calidad.

Estoy planeando principalmente proyectos pequeños de microcontroladores, pero también me gustaría hacer algunos proyectos de audio y RF.

Si es posible, manténgase alejado de las fuentes de alimentación de alto amperaje (5 amperios y más), lo más probable es que no necesite nada cerca de tanto amperaje, y generalmente son unidades más baratas orientadas más para el comprador desinformado. Otra cosa que recomiendo, ya que puede estar trabajando en proyectos que requieren múltiples voltajes, es obtener una fuente de alimentación de doble voltaje. Tengo varios, y realmente son útiles. Acabo de comprar este el otro día, y parece estar bien.

¿Debo suponer que un suministro que no especifica lineal / conmutación en su hoja de datos es un tipo de conmutación?

Supongo lineal.

Aquí hay una revisión de video de una fuente de alimentación barata, también hay muchas otras buenas críticas en su tubo.

Además, un suministro lineal probablemente será más confiable, y si se rompe, es más probable que pueda arreglarlo usted mismo.

Garrett Fogerlie
fuente
Es Dave! (Vi esa crítica) :)
JYelton
@JYelton, cuando se reduce a unas pocas unidades que le gustan, debe crear una nueva publicación y preguntar cuál sería la más adecuada para sus necesidades.
Garrett Fogerlie
1
He considerado hacer eso, pero no estaba seguro de que la comparación de productos / preguntas de compra fueran aceptables aquí.
JYelton
@JYelton hojea este meta.electronics.stackexchange.com/a/2507/9730 siempre y cuando pregunte algo en el sentido de "¿Cuál de estas fuentes de alimentación sería la más adecuada para hacer bla?", Debería estar bien. Dado que la pregunta no está localizada y debería ayudar a otros en el futuro. Incluso podría vincular de nuevo a su pregunta aquí para mostrar el esfuerzo que realizó.
Garrett Fogerlie
1

El mayor problema que he encontrado con los suministros de conmutación, o los reguladores de CC que usan un diseño de conmutación, como los convertidores Boost, es la caída de voltaje bajo una carga pesada. Mi suministro de banco lineal de 3 amperios puede entregar 2.5 amperios en una carga resistiva a 24 V, y solo cae .2 V. Mi suministro de conmutación cae 2 V bajo la misma carga, y un refuerzo de conmutación de 12 V-24 V cae 4.8 V bajo la misma prueba. De acuerdo, el refuerzo es un producto chino barato, pero lineal parece mantener mejor su voltaje.

Brizee
fuente
0

La buena solución son los híbridos: un suministro de CA-CC en modo conmutado seguido de un regulador lineal para dar las ventajas de ambos mundos. (Por supuesto, la sección lineal disminuye la eficiencia y aumenta un poco el costo). Al parecer (muy extraño en mi opinión) son bastante difíciles de encontrar a precios decentes hoy ... Hameg y TTi tienen modelos caros que utilizan el concepto. No he encontrado un diseño terminado para el programable 0 ~ 60V> 3A que necesito. Pero esto híbrido 0-24V 0-3A parece un buen punto de partida de bricolaje ...

Gnyff
fuente