什么是直流電源？

什么是直流電源?

直流電源是不是覺(jué)得不太熟悉，告訴你，我們常見(jiàn)的干電池、蓄電池都是直流電源，這下知道了吧，直流電源是維持電路中形成恒電壓電流的裝置。

1. 定義

直流電源有正、負兩個(gè)電極，正極的電位高，負極的電位低，當兩個(gè)電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負極的電流。直流電源是一種能量轉換裝置，它把其他形式的能量轉換為電能供給電路，以維持電流的穩恒流動(dòng)。

2. 基本原理

單靠水位高低之差不能維持穩恒的水流，而借助于水泵持續地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩恒的水流。與此類(lèi)似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)不能維持穩恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用(簡(jiǎn)稱(chēng)為“非靜電力”)使正電荷由電位較低的負極處經(jīng)電源內部返回到電位較高的正極處，以維持兩個(gè)電極之間的電位差，從而形成穩恒的電流。

直流電源中的非靜電力是由負極指向正極的。當直流電源與外電路接通后，在電源外部(外電路)，由于電場(chǎng)力的推動(dòng)，形成由正極到負極的電流。而在電源內部(內電路)，非靜電力的作用則使電流由負極流到正極，從而使電荷的流動(dòng)形成閉合的循環(huán)。

表現電源本身的一個(gè)重要特征量是電源的電動(dòng)勢，它等于單位正電荷從負極通過(guò)電源內部移到正極時(shí)非靜電力所作的功。當電源給電路提供能量時(shí)，所供給的功率P等于電源的電動(dòng)勢E與電流I兩者的乘積,P=E I。電源的另一個(gè)特征量是它的內電阻(簡(jiǎn)稱(chēng)內阻)R0，當通過(guò)電源的電流為I時(shí),電源內部損耗的熱功率(即單位時(shí)間內產(chǎn)生的焦耳熱)等于R0I。

當電源的正、負兩極沒(méi)有連通時(shí),電源處于斷路(開(kāi)路)狀態(tài)，這時(shí)電源兩電極之間的電位差在量值上即等于電源的電動(dòng)勢。在斷路狀態(tài)下，不發(fā)生非電能與電能的相互轉換。當把負載電阻接到電源的兩極上以構成閉合回路時(shí)，通過(guò)電源內部的電流從負極流到正極，這時(shí)，電源所提供的功率E I等于輸送到外電路的功率U I(U是電源正極與負極之間的電位差)與內電阻中損耗的熱功率R0I之和，E I=U IR0I。于是，當電源向負載電阻提供功率時(shí)，電源兩極間的電位差U=E-R0I。

當用另一個(gè)電動(dòng)勢較大的電源接到電動(dòng)勢較小的電源上，正極接正極，負極接負極(例如用直流發(fā)電機對蓄電池組充電)時(shí)，在電動(dòng)勢較小的電源內部，電流是從它的正極流到負極的，這時(shí)，外界向電源輸入電功率U I，它等于電源中單位時(shí)間內儲存的能量E I與內電阻中損耗的熱功率R0I之和，U I=E IR0I。于是，當外界向電源輸入功率時(shí)，外界加到電源兩極之間的電壓應為U=ER0I。

當電源的內電阻可以忽略不計時(shí)，可以認為電源的電動(dòng)勢在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓。

為了取得較高的直流電壓，常將直流電源串聯(lián)使用，這時(shí)總電動(dòng)勢為各電源的電動(dòng)勢之和，總內阻也為各電源內電阻之和。由于內阻增大，一般只能用于所需電流強度較小的電路。為了取得較大的電流強度，可以將等電動(dòng)勢的直流電源并聯(lián)使用，這時(shí)總電動(dòng)勢即為單個(gè)電源的電動(dòng)勢，總內阻為各電源內電阻的并聯(lián)值。

直流電源的類(lèi)型很多，不同類(lèi)型的直流電源中，非靜電力的性質(zhì)不同，能量轉換的過(guò)程也不同。在化學(xué)電池(例如干電池、蓄電池等)中，非靜電力是與離子的溶解和沉積過(guò)程相聯(lián)系的化學(xué)作用,化學(xué)電池放電時(shí),化學(xué)能轉化為電能和焦耳熱在溫差電源(例如金屬溫差電偶、半導體溫差電偶)中，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相聯(lián)系的擴散作用，溫差電源向外電路提供功率時(shí)，熱能部分地轉化為電能。在直流發(fā)電機中,非靜電力是電磁感應作用,直流發(fā)電機供電時(shí)，機械能轉化為電能與焦耳熱。在光電池中，非靜電力是光生伏打效應的作用，光電池供電時(shí)，光能轉化為電能和焦耳熱。

3. 技術(shù)指標

直流電源的技術(shù)指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調節范圍等;另一種是質(zhì)量指標，用來(lái)衡量輸出直流電壓的穩定程度，包括穩壓系數(或電壓調整率)、輸出電阻(或電流調整率)、紋波電壓(周?chē)c隨機漂移)。

1) 穩壓系數及電壓調整率：穩壓系數是指在負載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化。 電壓調整率是指輸入電壓相對變化為±10%時(shí)的輸出電壓相對變化量，穩壓系數和電壓調整率均說(shuō)明輸入電壓變化對輸出電壓的影響，因此只需測試其中之一即可。

2) 輸出電阻及電流調整率：輸出電阻與放大器的輸出電阻相同，其值為當輸入電壓不變時(shí)，輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比的絕對值。電流調整率：輸出電流從0變到最大值時(shí)所產(chǎn)生的輸出電壓相對變化值。輸出電阻和電流調整率均說(shuō)明負載電流變化對輸出電壓的影響，因此也只需測試其中之一即可。

3)紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。用示波器觀(guān)測其峰峰值一般為毫伏量級。也可用交流毫伏表測量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差，一般直流電源的紋波電壓VP-P≤10mV。