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-电源系统的分类_电源技术概要㈠

发布时间:2021-09-27 02:48:03
来源:bob综合体育下载

  一般来说,电器系统中的电源,其任务就是为电器系统中的各种电路提供电能。由于电路的类型各易、功能有别,因此对电源供给也有不同的要求。这就给电源输出提出了各种各样的要求:

  ①恒压电源:又叫稳压电源,要求输出电压值固定,不随负载、输入电压等外部工作条件而变化。同时对电源的最大输出电流、最大输出功率、工作效率、输出电压稳定度(漂移)、纹波系数、电磁兼容EMC特性、温度效应、噪声、阻抗特性等都有特定的要求。

  此类电源的应用最广,绝大多数的电子电路都需要电压稳定的电能供给,以至于很多人认为电源就是指稳压电源。

  ②恒流电源:要求能够在一定的负载变化范围内,提供稳定的电流输出。同时对最高输出电压、最大输出功率、工作效率、输出电压稳定度(漂移)、纹波系数、电磁兼容EMC特性、温度效应、噪声、阻抗特性等都有特定的要求。

  此类电源一般只应用在一些特殊的场合,比如:电池充电电路。恒流电源还有一个比较特殊的用处,由于恒流电源具有极高的交流阻抗(理论值为∞)特性,因此在信号放大系统中也常常用它来作为交流负载,即可以获得足够大的交流增益,还可以靠它为放大电路提供电能。

  ③综合电源:一些特殊的应用,要求电源在不同的时候呈现恒压或恒流的特性。比如一些比较高级的电池充电器电源,在刚开始的时候采用恒流方式给电池充电,当充电接近完成时,自动转换成为恒压方式充电。

  我们最容易获得的,而且是最廉价的电能是220V工频的交流电,因此多数的电器都被设计成为能够使用这种交流电;一些便携式电器设备,如移动电话,笔记本电脑等,为了移动方便,使用了电池供电,电池的输出是低压直流电。但是,电器中几乎全部的电子电路,都只能在特定电压的直流供电状态下工作。因此,这就带来了交流电(AC)与直流电(DC)之间的转化问题,以及交流电压、直流电压的高低变换问题,于是我们按照电源的输入输出电量类型关系,可以把电源分为以下类型:

  ②直流变换器(DC/DC):输入非稳定的直流电,输出为稳定的更高电压,或者更低电压的直流电。

  ③交流逆变器(DC/AC):输入非稳定的直流电,输出稳定的220V工频交流电。此类电源常用在交通工具上,用来使蓄电池对常规电器设备(电视、录象机等)供电。

  ⑤组合电源:以上类型电源的组合。比如应急电源UPS就是AC/DC电源与DC/AC电源的组合。

  无论是什么类型的电源,都是通过某种方式对输出端的电压或者电流进行特定的操作。比如DC/DC是对输出电压的幅度进行调整,其实稳压的过程实质也是调整输出电压值,通过电压反馈的方式调整输出电压,使其稳定在某一个数值上。而“调整”最终都需要由调整器件来完成。

  ① 串联式电源:主要特征是调整器件与负载为串联联接,如下图所示。其中,三极管VT为调整器件,RL为负载。

  ②并联式电源:主要特征是调整器件与负载为并联联接,如下图所示。其中,三极管VT为调整器件,RL为负载,R为限流电阻。

  调整器件是通过改变电荷的通过数量,来达到调整或者稳定负载(输出)端电压或者电流的目的,而调整的方法有两种,一种是限制电流大小的方式,另一种是限制导通时间的方式:

  ①模拟方式:通过改变调整器件的阻抗,限制电流大小,从而达到调整目的,由于调整器件处于连续导电状态,工作于线性模式,因此称为“模拟方式”,也叫模拟电源。

  ②高速开关方式:通过改变调整器件的导通时间,限制平均电流的大小,从而达到调整目的,由于调整器件处于高速通断的开关导电状态,工作于开关模式,因此称为“开关方式”,也叫开关电源。

  下图是串联型和并联型开关电源主回路的原理示意,并联型结构,能够得到Uo>Ui的升压型DC/DC变换;串联型结构,能够得到Uo<Ui的降压型DC/DC变换。以后我们将更详细地分析电路的工作原理。

  开关电源最大的优点是效率极高,由于调整器件无论处于通电状态(端电压等于零),还是处于关断状态(电流等于零),都不消耗能量,因此,理论上可以做到 100%的工作效率,实际也可以达到80%以上。而模拟电源是绝对达不到如此高的工作效率。因此开关电源成为现代电子电源的主流发展方向。

  电源中的调整器件是组成电源系统的关键。半导体双极型功率三极管(普通功率三极管)、功率场效应管、可控硅器件、电子真空管、半导体稳压二极管、饱和电感器辉光放电管等都可以作为电源系统的调整器件,因此可以有以下一些电源的种类:

  此外还有许多的分类方法,如:反馈型与参数型、稳定输出型与非稳定输出型、标准输出波形(指AC输出)与非标准波形电源、隔离与非隔离型电源,等等,