線性電源（Linear Power Supply）和開關電源（Switching Power Supply，SMPS）是電子設備中最常見的兩種電源轉換技術。它們的主要區別在於工作原理、效率、體積以及輸出電源的質量（紋波和噪聲）。
以下是針對這兩種電源的詳細解析：
一、 線性電源 (Linear Power Supply)
1. 定義與工作原理
線性電源是一種傳統的電源技術。它的核心在於利用**功率晶體管（調整管）**工作在“線性放大區”。
- 降壓過程： 首先通過一個笨重的工頻變壓器將市電（如220V AC）降低電壓幅值。
- 整流濾波： 經過整流電路和濾波電容，得到帶有紋波的直流電。
- 穩壓過程： 通過調整管（相當於一個可變電阻）對輸出電壓進行精細調節。調整管分擔了多餘的電壓，將其轉化為熱量消耗掉，從而輸出穩定的電壓。
2. 主要特點
- 優點：
- 輸出極其純淨： 紋波極小，電磁干擾（EMI）和噪聲非常低，適合對電源質量要求極高的設備。
- 電路簡單可靠： 技術成熟，穩定性高，動態響應快。
- 缺點：
- 效率低： 通常只有30%~50%左右。因為調整管一直處於導通狀態，多餘的能量全部變成熱量浪費了。
- 體積大、重量重： 由於使用工頻變壓器（50Hz），且需要巨大的散熱片來散熱，導致整體笨重。
3. 應用領域
主要應用於高保真音響（Hi-Fi）、精密測量儀器、醫療設備等對噪聲敏感的模擬電路中。
(圖示：典型的線性電源穩壓模塊)
二、 開關電源 (Switching Power Supply)
1. 定義與工作原理
開關電源是現代電子設備的主流電源。它的核心在於利用**功率半導體器件（如MOSFET）**作為“開關”，工作在“開”和“關”兩種狀態。
- 高速切換： 輸入的交流電先直接整流為高壓直流，然後通過開關管以極高的頻率（通常為幾十kHz到MHz）進行通斷控制，形成高頻脈衝。
- 變壓與穩壓： 高頻脈衝通過高頻變壓器進行變壓（高頻下變壓器可以做得非常小），最後經過整流濾波和平滑電路得到直流輸出。通過調整開關的佔空比（PWM技術）來穩定輸出電壓。
2. 主要特點
- 優點：
- 效率高： 一般可達80%以上，甚至超過90%。因為開關管在“開”時電阻極小，“關”時電流為零，自身損耗極小。
- 體積小、重量輕： 省去了笨重的工頻變壓器，且散熱需求小，體積通常只有線性電源的20%~30%。
- 輸入範圍寬： 能夠適應寬範圍的電壓輸入（如全球通用的100V-240V）。
- 缺點：
- 干擾大： 由於工作在高頻開關狀態，會產生較大的高頻紋波和電磁干擾（EMI），需要複雜的屏蔽和濾波電路。
- 設計複雜： 電路結構比線性電源複雜得多，維修和設計難度較高。
3. 應用領域
廣泛應用於手機充電器、電腦電源、電視機、LED照明以及大多數便攜式電子產品中。
三、 核心區別總結
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特性
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線性電源 (Linear)
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開關電源 (Switching)
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調整管狀態 |
線性放大狀態（持續導通，相當於可變電阻）
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開關狀態（飽和/截止，高速通斷）[2] |
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效率 |
低 (30%-50%)
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高 (60%-90%+)
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發熱量 |
高 (需要大散熱片)
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低
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體積與重量 |
笨重 (含大變壓器)
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輕便小巧
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輸出噪聲/紋波 |
極低 (非常純淨)
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較高 (含有高頻開關噪聲)
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主要用途 |
音響、精密儀器 (追求高質量)
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電腦、充電器、家電 (追求高效率和小體積)
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總結： 如果您需要為精密模擬電路或發燒音響供電，且不介意體積和發熱，線性電源是最佳選擇；如果您需要為數字設備供電，且看重便攜性、節能和低成本，開關電源是絕對的主流選擇。
