线性电源和开关电源在门禁系统中的比较

在门禁工程中电源从造价比例上微不足道，它却直接影响到了整个门禁系统的稳定性，如果电源选得不好，会出现主机经常死机、电锁不锁或电锁经常烧毁的现象，而现在市场上的门禁电源也是良莠不齐，线性电源标称功率和实际功率相差甚远，用普通开关电源替代纹波又很大，让使用者甚至工程商都很难选择，本文对线性电源和开关电源的原理和功能特点作以简单比较，并主要针对门禁电源的选择提出我个人的看法，供大家参考。 
    线性电源的组成主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。 线性电源是先将220V交流电经过变压器变压成为低压交流电，经过桥式整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，经过初级滤波电容的滤波，通过稳压管稳压，再经过次级滤波电容滤波，达到相对稳定的电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器，在有色金属快速涨价的，变压器直接影响电源的成本，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。
    开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、高频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。输入电网滤波器的功能是消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。 输入整流滤波器是将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。 变换器是开关电源的关键部分，它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。高频交流电压再通过高频变压器变压，输出高频的低压电流。输出整流滤波器将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还防止高频噪声对负载的干扰。控制电路检测输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大，以此控制调制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器的输出，以保持输出电压的稳定。 保护电路的作用是当开关电源发生过电压、过电流短路时，保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。 开关电源是将交流电先整流成直流电，再将直流逆变成交流电，再整流输出成所需要的直流电压，这样开关电源省去下线性电源中体积较大的低频变压器，以及电压反馈电路。而开关电源中的逆变电路完全是数字调整，同样能达到非常高的调整精度。开关电源的优点是：体积小，重量轻，转换效率高、功率较大。但如果滤波做得不好，其噪声纹波相对较大。 
    线性电源的调整管工作在放大状态，因而发热量大，效率低（35%左右），需要加体积庞大的散热片，而且还需要同样也是大体积的工频变压器，当要制作多组电压输出时变压器会更庞大。开关电源的调整管工作在饱和和截至状态，因而发热量小，效率高（75％以上）而且省掉了大体积的变压器。但开关电源输出的直流上面会叠加较大的纹波（50mV at 5V output typical），在输出端并接稳压二极管可以改善，另外由于开关管工作是会产生很大的尖峰脉冲干扰，也需要在电路中串连磁环加以改善。

门禁专用电源是在普通电源的基础上增加了push输入点，也有的增加电信号控制输入点，电路内设控制继电器，输出控锁信号，可直接连接各种电锁，并带有NE555延时控制电路，控制锁的开锁延时，部分电源带有充放电电路，可以连接铅锌蓄电池，以实现停电的自动供电。目前门禁专用电源采用线性电源较为普遍，但经常存在虚报功率的现象，标称3A的12V门禁电源，采用的是立式封装的7812稳压（其大电流为0.5A），连一把0.45A的磁力锁都无法驱动，很容易误导设计者，按照标称值设计经常会有问题，并且电源功率在使用几个月后还有所下降，为整体门禁系统的稳定性埋下了隐患，当然也有用立式7812稳压还能够驱动两把磁力锁的电源，其采用办法是将锁的电压输出直接连在整流桥的后端，不经过稳压，直接给锁供电，因为锁的电源要求不高，暂时看不出什么问题，但因为没有经过稳压，其电压一般在15V-18V左右，在夜间用电低峰，市电电压升高时甚至能够达到17V-20V，对于标准12V供电的电锁来讲电压明显偏高，使用中会明显感觉锁偏热，经常容易出现锁被烧毁的现象，我们往往归罪于锁的质量问题，其实锁的标准电压是12V，17V-20V已经超出了它的承受范围。在选用线性电源的时候不要只看标称的电流，一定要经过测试，得到它的实际电流，再留50%的余地来使用，这样对整个系统才有所保障。

选用开关电源作为门禁电源时，电流的大小与标称相差的不大，但其纹波却要特别注意，门禁电源对纹波的要求较高，普通的开关电源为了降低成本对纹波的处理很简单，这会影响系统的稳定性，如果纹波噪声偏大会导致读卡器烧毁或主机死机，也有特殊情况会出现与电锁形成自激震荡，导致电锁不锁，选用时好选择针对门禁制作的门禁专用电源，门禁专用电源在设计时根据门禁的特殊需求，花成本增加稳压二极管、高频电容、磁环等来降低纹波和噪声，以避免杂波对系统稳定性的影响。另外开关电源因为电路中要把220V 50HZ的低频电压变换为高频电压，所以会产生较大的电磁辐射，当把开关电源放在控制板附近时，好用金属将其封闭，这样才能屏蔽高频电磁波对控制电路的干扰。因为开关电源省掉了笨重的大变压器，替换为高频的小变压器，当金属成本上涨时，其价格优势逐渐显现，更因为其损耗小，在全球能源紧张的情况下，开关电源将成为趋势，被更多人采用。

门禁专用电源一般都有PUSH输入和电锁输出，用继电器把控制器输入与电锁输出隔开，在电锁输出设有防止反向电流的二极管，这样就有效地防止了电锁的反向电压对控制器、读卡器的影响，尤其是一体门禁机，因其电路板较小，辅助保护电路较少，如果采用普通电源，经常会出现死机现象，这常常就是由于电锁的反向电流所致，只要选用了门禁专用电源就可以解决。在门禁专用电源上还有NE555延时调节电路，正常都有1-10秒的延时时间调节，便于对开锁延时时间的调节。

门禁电源的使用中也一定要注意布线的规范，220V输入电线和12V输出要分开，避免感应电对设备的干扰。由于门禁是长时间工作，其电源的选择一定要留有足够的余地，切忌让电源满负荷工作，否则会增加系统的故障率，电源本身在使用一段时间后也会有一定的衰减，这就是为什么有的门禁系统一开始工作正常，过了几个月后会电锁会不锁，系统也会经常死机，这就是电源的配置偏低所致。

门禁电源的安装位置要尽量离电锁较近，线路远会导致较大的线路损耗，使实际给锁供电电压偏低，建议电源距锁的距离不超过30米，如果距离超过30米，首先是选择较大的线径的控锁线（线径在0.5mm以上），另外高端些的门禁专用电源都带有电压调节功能，可以根据现场的距离适当调高电压。

要想配置好门禁专用电源，就一定要了解各种门禁设备的耗电情况，现将常规各种门禁设备的耗电情况简述如下，因各厂家的产品有一定的差别，准确的功率情况要参照厂家的说明书，下表中的各种器材的耗电参数仅做参考。

不管是线性电源还是开关电源，虽然工作原理差别较大，同样可以应用在门禁系统中，只要我们了解工作原理，多加比较，都可以选出能够给我们的门禁系统提供稳定电压的电源。