DC电源是一种维持电路中形成稳恒电流的装置,包括干电池、
蓄电池和
直流发电机等。它有正、负两个
电极,正极
电势高,
负极电位低,能够在外电路中形成由正极到负极的电流。
直流稳压电源是将220V、50Hz的
交流电转换为稳定的直流电压的能量转换电路,是
电子电路的重要组成部分。它的功能是将交流电压转变成稳定的直流电压,以满足
汽车传感器的工作需求。
简介
单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流,而借助于
水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而形成稳恒的水流。与此类似,单靠电荷所产生的
静电场不能维持稳恒的电流,而借助于直流电源,就可以利用非静电作用(简称为“非静电力”)使正电荷由
电势较低的
负极处经电源内部返回到电位较高的正极处,以维持两个
电极之间的
电压,从而形成稳恒的电流。因此,直流电源是一种能量转换装置,它把其他形式的能量转换为
电能供给电路,以维持电流的稳恒流动。
直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后,在电源外部(外电路),由于电场力的推动,形成由正极到负极的电流。而在电源内部(内电路),非静电力的作用则使电流由负极流到正极,从而使电荷的流动形成闭合的循环。
表征电源本身的一个重要特征量是电源的
电动势,它等于单位正电荷从
负极通过电源内部移到正极时非静电力所作的功。当电源给电路提供能量时,所供给的功率P等于电源的电动势E与电流I两者的乘积,P=E I。电源的另一个特征量是它的内
电阻(简称内阻)R0,当通过电源的电流为I时,电源内部损耗的热功率(即单位时间内产生的焦耳热)等于R0I。
当电源的正、负两极没有连通时,电源处于断路(开路)状态,这时电源两
电极之间的
电压在量值上即等于电源的电动势。在断路状态下,不发生非
电能与电能的相互转换。当把
负载电阻接到电源的两极上以构成闭合回路时,通过电源内部的电流从
负极流到正极,这时,电源所提供的功率E I等于输送到外电路的功率U I(U是电源正极与负极之间的电位差)与内电阻中损耗的热功率R0I之和,E I=U IR0I。于是,当电源向负载电阻提供功率时,电源两极间的电位差U=E-R0I。
当用另一个
电动势较大的电源接到电动势较小的电源上,正极接正极,负极接负极(例如用
直流发电机对
蓄电池组充电)时,在电动势较小的电源内部,电流是从它的正极流到负极的,这时,外界向电源输入
电功率U I,它等于电源中单位时间内储存的能量E I与内
电阻中损耗的热功率R0I之和,U I=E IR0I。于是,当外界向电源输入功率时,外界加到电源两极之间的电压应为U=ER0I。
当电源的内电阻可以忽略不计时,可以认为电源的电动势在量值上近似地等于电源两极间的
电压或电压。
为了取得较高的直流电压,常将直流电源串联使用,这时总
电动势为各电源的电动势之和,总内阻也为各电源内电阻之和。由于内阻增大,一般只能用于所需
电流较小的电路。为了取得较大的电流强度,可以将等电动势的直流电源并联使用,这时总电动势即为单个电源的电动势,总内阻为各电源内
电阻的并联值。
直流电源的类型很多,不同类型的直流电源中,非静电力的性质不同,能量转换的过程也不同。在
化学电池(例如干电池、
蓄电池等)中,非静电力是与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用,化学电池放电时,
化学能转化为
电能和焦耳热在温差电源(例如金属
热电偶、半导体温差电偶)中,非静电力是与温度差和
电子的浓度差相联系的
扩散作用,温差电源向外电路提供功率时,
热能部分地转化为电能。在
直流发电机中,非静电力是
电磁感应作用,直流发电机供电时,
机械能转化为电能与焦耳热。在
太阳能板中,非静电力是光生伏打效应的作用,光电池供电时,光能转化为电能和焦耳热。
DC电源原理
PowerLeaderTM系列高频开关直流电源采用了全桥移相式脉宽调制
软开关数字技术,使得模块效率进一步提高,
谐波减小。高频开关直流电源模块采用三相
三线380VAC平衡输入,无相序要求,无中线电流损耗,在交流输入端,采用先进的尖峰抑制器件及EMI滤波电路。高频开关
直流电源由全桥整流电路将
三相电整流为直流,经无源
功率因数校正(PFC)后,再由DC/DC高频变换电路把所得的直流电逆变成稳定可控的直流电输出。高频开关直流电源脉宽调制电路(PWM)及软开关谐振回路根据电网和负载的变化,自动调节高频开关的脉冲宽度和移相角,使输出电压电流在任何允许的情况下都能保持稳定。JZ-22010D系列电力
高频开关电源既可单机工作完成各种基本功能,又可并联组合工作,并具有良好的并机均流效果。高频开关直流电源通过与微机连接,可实现"遥测、遥信、遥控、遥调"四遥功能。高频开关直流电源具备完善的保护功能,保证模块或模块组独立运行和微机监控下系统的安全、稳定。高频开关直流电源模块采用
总线采样主、从均流控制方式。在并机运行时,高频开关直流电源模块组中能自动选出一台主模块,将分流器采集到的电流、电压等外部参数进行处理,集中控制每一台模块的输出电压、电流。从而,即使在小电流时,也能得到较好的均流效果
主要用途
5、其它一切需要使用直流电源的场合
开关电源
开关电源是利用现代电力电子技术,
控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。在开关型稳压电路中,其开关工作在开关状态时,管子在截止和饱和两种状态下交替工作,由
三极管的知识可知,当三极管工作在截止状态时,虽然管子的压降大,但流过管子的电流几乎为零;当管子工作在饱和状态时,流过管子的电流大,但管子压降近似为零。所以当
调整管工作在开关状态时,本身的功率极低,在输出功率相同的情况下,
开关型稳压电源比串联型稳压电源的效率高,一般可达85%左右。由于其自身消耗小,有时连散热片都不用,再则
开关电源一般都没有笨重的
工频变压器,这些都极大地降低了它的重量和体积。
组成
如《直流稳压电源的组成框图》所示,它由
电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等四部分组成。
(1)电源变压器。将交流电网提供的交流电压变换成
电子电路所需要的交流电压,同时还起到直流电源与电网的隔离作用。
(2)整流电路。将变压器变换后的交流电压变为单向脉动的
直流电。
(3)滤波电路。对整流部分输出的脉动直流电进行平滑处理,使之成为一个含纹波成分很小的直流电压。
(4)稳压电路。对滤波输出的直流电压进行调节,以维持输出电压的基本稳定。由于滤波后输出的直流电压受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大,所以要设置稳压电路。
主要技术指标
特性指标
特性指标是指表明
稳压电源工作特征的参数,例如,输入、输出电压及输出电流,电压可调范围等。
(1)最大输出电流。它主要取决于主
调整管的最大允许耗散功率和最大允许工作电流。
(2)输出电压和电压调节范围。按照负载的要求来决定。如果需要的是固定电源的设备,其稳压电源的调节范围最好是小些,电压值一旦调定就不可改变。对于商用电源,其输出范围都从0V起调,调压范围要宽些,H连续可调。
(3)效率。稳压电源本身是个
换能器,在能量转换时有能量损耗,这就存在转换的效率问题。要提高效率主要是要降低调整管的功耗,这样既节能,又提高了电源的工作可靠性。
(4)保护特性。在
直流稳压电源中,当负载出现过载或
短路时,会使
调整管损坏,因此,电源中必须有快速响应的过流、短路保护电路。另外,当
稳压电源出现故障时,输出电压过高,就有可能损坏负载。因此,还要求有过压保护电路。
技术指标
(1)稳压系数(电压调整率)SU:在负载电流、环境温度不变的情况下,输入电压的相对变化(10%)引起输出电压的相对变化,SU值越小,表示稳压性能越好。
(2)内阻(
输出电阻)rn:当负载电流变化时,电源的输出电压也会发生变化,变化数值越小越好。内阻用于
表征电源对负载电流变化的抑制能力。电源内阻的定义为:在输入电压不变的情况下,电源的输出电压变化量与输出电流变化量之比,rn越小,抑制能力越强。
(3)电流调整率Sl:电流调整率是指在输入电压恒定的情况下,负载电流从零变化到最大时,输出电压的相对变化量的百分数,Sl越小,说明电流的调整率越好。电流调整率的大小在一定程度上也反映了内阻的大小,它们都是表示在负载电流变化时,输出电压保持稳定的能力。因此,在一般情况下,二者只用其一,在较多的场合均用内阻这个指标。
(4)纹波系数S0:电源的输出电压中存在着纹波电压,它是输出电压中包含的交流分量。如果纹波电压太大,对音响设备就可能产生杂音,对电视就可能产生图像扭动、滚动干扰等。S0越小说明纹波干扰越小。
(5)
温度系数Sr:温度系数用来表示输出电压温度的稳定性。在输入电压和输出电流不变的情况下,由于环境温度变化引起输出电压的
漂移量与温度变化量之比,称为温度系数,Sr越小,说明电源输出电压随温度变化而产生的漂移量越小,电源工作就越稳定。
类型
生产的电源种类很多,对于品种繁多的
稳压电源可以从不同的角度去分类。
按稳压电路与负载的连接方式分为串联稳压电源和并联稳压电源;
串联稳压电源也称
晶体管稳压电源,它具有噪音低、纹波小、稳定度高等优点,因而在A/D或D/A
变换器中或其他
模拟集成电路中应用较多。
并联稳压电源具有电路结构简单、使用元件少等优点。但稳压值取决于
稳压管的稳定电压,不能调节。因此,这种稳压电路适用于电压固定、负载电流小、负载变动不大的场合。
按调整管道的工作状态分为
线性稳压电源和开关稳压电源;
开关稳压电源效率高,功率密度大,动态响应好,但是其技术要求高,电路相对比较复杂。
线性稳压电源效率低,体积大,但是纹波小,电路简单。
按电路类型分为简单稳压电源和反馈型稳压电源。