電源系統的分類(lèi)_電源技術(shù)概要㈠
一、 電源系統的類(lèi)型:
1、按輸出特性分類(lèi):
一般來(lái)說(shuō),電器系統中的電源,其任務(wù)就是為電器系統中的各種電路提供電能。由于電路的類(lèi)型各易、功能有別,因此對電源供給也有不同的要求。這就給電源輸出提出了各種各樣的要求:
①恒壓電源:又叫穩壓電源,要求輸出電壓值固定,不隨負載、輸入電壓等外部工作條件而變化。同時(shí)對電源的最大輸出電流、最大輸出功率、工作效率、輸出電壓穩定度(漂移)、紋波系數、電磁兼容EMC特性、溫度效應、噪聲、阻抗特性等都有特定的要求。
此類(lèi)電源的應用最廣,絕大多數的電子電路都需要電壓穩定的電能供給,以至于很多人認為電源就是指穩壓電源。
②恒流電源:要求能夠在一定的負載變化范圍內,提供穩定的電流輸出。同時(shí)對最高輸出電壓、最大輸出功率、工作效率、輸出電壓穩定度(漂移)、紋波系數、電磁兼容EMC特性、溫度效應、噪聲、阻抗特性等都有特定的要求。
此類(lèi)電源一般只應用在一些特殊的場(chǎng)合,比如:電池充電電路。恒流電源還有一個(gè)比較特殊的用處,由于恒流電源具有極高的交流阻抗(理論值為∞)特性,因此在信號放大系統中也常常用它來(lái)作為交流負載,即可以獲得足夠大的交流增益,還可以靠它為放大電路提供電能。
③綜合電源:一些特殊的應用,要求電源在不同的時(shí)候呈現恒壓或恒流的特性。比如一些比較高級的電池充電器電源,在剛開(kāi)始的時(shí)候采用恒流方式給電池充電,當充電接近完成時(shí),自動(dòng)轉換成為恒壓方式充電。
2、按輸入輸出電量類(lèi)型分類(lèi):
我們最容易獲得的,而且是最廉價(jià)的電能是220V工頻的交流電,因此多數的電器都被設計成為能夠使用這種交流電;一些便攜式電器設備,如移動(dòng)電話(huà),筆記本電腦等,為了移動(dòng)方便,使用了電池供電,電池的輸出是低壓直流電。但是,電器中幾乎全部的電子電路,都只能在特定電壓的直流供電狀態(tài)下工作。因此,這就帶來(lái)了交流電(AC)與直流電(DC)之間的轉化問(wèn)題,以及交流電壓、直流電壓的高低變換問(wèn)題,于是我們按照電源的輸入輸出電量類(lèi)型關(guān)系,可以把電源分為以下類(lèi)型:
①普通電源(AC/DC):輸入非穩定的220V工頻交流電,輸出為較低電壓的穩定直流電。
②直流變換器(DC/DC):輸入非穩定的直流電,輸出為穩定的更高電壓,或者更低電壓的直流電。
③交流逆變器(DC/AC):輸入非穩定的直流電,輸出穩定的220V工頻交流電。此類(lèi)電源常用在交通工具上,用來(lái)使蓄電池對常規電器設備(電視、錄象機等)供電。
④交流穩壓器(AC/AC):輸入非穩定的220V工頻交流電,輸出穩定220V工頻交流電。
⑤組合電源:以上類(lèi)型電源的組合。比如應急電源UPS就是AC/DC電源與DC/AC電源的組合。
3、按電源主回路的聯(lián)接方式分類(lèi):
無(wú)論是什么類(lèi)型的電源,都是通過(guò)某種方式對輸出端的電壓或者電流進(jìn)行特定的操作。比如DC/DC是對輸出電壓的幅度進(jìn)行調整,其實(shí)穩壓的過(guò)程實(shí)質(zhì)也是調整輸出電壓值,通過(guò)電壓反饋的方式調整輸出電壓,使其穩定在某一個(gè)數值上。而“調整”最終都需要由調整器件來(lái)完成。
電源主回路的聯(lián)接關(guān)系,實(shí)際上就是:輸入端、調整器件、負載(輸出端)三者的聯(lián)接關(guān)系。
① 串聯(lián)式電源:主要特征是調整器件與負載為串聯(lián)聯(lián)接,如下圖所示。其中,三極管VT為調整器件,RL為負載。
②并聯(lián)式電源:主要特征是調整器件與負載為并聯(lián)聯(lián)接,如下圖所示。其中,三極管VT為調整器件,RL為負載,R為限流電阻。
4、按調整器件的工作方式分類(lèi):
調整器件是通過(guò)改變電荷的通過(guò)數量,來(lái)達到調整或者穩定負載(輸出)端電壓或者電流的目的,而調整的方法有兩種,一種是限制電流大小的方式,另一種是限制導通時(shí)間的方式:
①模擬方式:通過(guò)改變調整器件的阻抗,限制電流大小,從而達到調整目的,由于調整器件處于連續導電狀態(tài),工作于線(xiàn)性模式,因此稱(chēng)為“模擬方式”,也叫模擬電源。
②高速開(kāi)關(guān)方式:通過(guò)改變調整器件的導通時(shí)間,限制平均電流的大小,從而達到調整目的,由于調整器件處于高速通斷的開(kāi)關(guān)導電狀態(tài),工作于開(kāi)關(guān)模式,因此稱(chēng)為“開(kāi)關(guān)方式”,也叫開(kāi)關(guān)電源。
下圖是串聯(lián)型和并聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源主回路的原理示意,并聯(lián)型結構,能夠得到Uo>Ui的升壓型DC/DC變換;串聯(lián)型結構,能夠得到Uo<Ui的降壓型DC/DC變換。以后我們將更詳細地分析電路的工作原理。
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開(kāi)關(guān)電源最大的優(yōu)點(diǎn)是效率極高,由于調整器件無(wú)論處于通電狀態(tài)(端電壓等于零),還是處于關(guān)斷狀態(tài)(電流等于零),都不消耗能量,因此,理論上可以做到 100%的工作效率,實(shí)際也可以達到80%以上。而模擬電源是絕對達不到如此高的工作效率。因此開(kāi)關(guān)電源成為現代電子電源的主流發(fā)展方向。
5、按調整器件的類(lèi)型分類(lèi):
電源中的調整器件是組成電源系統的關(guān)鍵。半導體雙極型功率三極管(普通功率三極管)、功率場(chǎng)效應管、可控硅器件、電子真空管、半導體穩壓二極管、飽和電感器輝光放電管等都可以作為電源系統的調整器件,因此可以有以下一些電源的種類(lèi):
①雙極型半導體電源;
②場(chǎng)效應管電源;
③真空管電源;
④其他類(lèi)型電源。
在現代電源系統中,前面兩類(lèi)為主流類(lèi)型。
此外還有許多的分類(lèi)方法,如:反饋型與參數型、穩定輸出型與非穩定輸出型、標準輸出波形(指AC輸出)與非標準波形電源、隔離與非隔離型電源,等等,
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