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什么叫直流电源?直流电源有哪些种类,各有什么特点?

发布时间:2021-06-25 阅读次数:116

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一、定义:

    简单地说直流电源有正、负两个电极,正极的电位高,负极的电位低,当两个电极与电路连通后,能够使电路两端之间维持恒定的电位差,从而在外电路中形成由正极到负极的电流。

    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直流电能供给电路,以维持电流的稳恒流动。

二、直流电源的分类:

1、按产生电能的方式分类

常见的直流电源按电能的产生方式可分为化学电源和电子电源两大类。

(1)    化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能。常见的电池大多是化学电源。它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。 化学电池使用面广,品种繁多。 按电池中电解质性质分为:锂电池、碱性电池、酸性电池、中性电池。 按电池的工作性质分:1、一次电池:使用的电池只能使用一次,活性物质耗尽后,不可通过充电方式使其恢复。 如:锌锰电池、锌银电池、锌空(气)电池、锂一次电池等 2、二次电池:放电后经充电可使活性物质恢复工作能力。 如:铅酸蓄电池、镉镍电池、氢(MH)镍电池、钠硫电池 等 3、燃料电池(连续电池)一般使用:氢气、甲醇、天然气、煤气等可燃物作为负极的反应物,氧气作为正极反应物。

(2)    电子电源是从主电能输入经过电子电路变换成另一种形式的或规格的电能装置,用以满足不同用电设备的需求,亦可称之为二次电源,因为在没有输入源的前提下,它本身不产生电能,下面我们主要介绍电子类电源的分类及特点。

2、按主电路结构分类

主流的电子直流电源按工作的电路结构不同分为可控硅直流电源,线性直流电源,开关直流电源三大种类。

(1)    简单来说可控硅电源是靠改变可控硅的导通角度来控制输出电压和电流的高低,可控硅电源以其强大的输出功率,超大功率的电源规格优势,让晶体管线性电源和开关电源无法取代。

(2)    线性电源是靠控制三极管(亦称调整管)的基极达到改变输出电压和电流的高低和稳压效果,相当于在可控硅电源的基础上再稳压一次,输出电能质量效果要优于可控硅电源,但因功率调整管一般有5-10V的管压降,所以效率要低于可控硅电源,每输出1A电流就要增加5-10W的功耗, 特别是低压大电流规格的电源效率指标更低。

(3)    开关电源是靠控制PWM脉冲宽度来改变输出电压和电流大小,达到稳压稳流的效果,因其工作频率高省去了可控硅和线性电源的工频变压器,由高频变压器替代,具有体积小,效率高的特点,亦称高频开关电源。因早期受高频功率半导体器件的限制,开关电源技术不是很成熟,可控硅电源与线性电源无可替代,随着高频半导体器件技术的发展,半导体功率器件的工作频率越来越高,功率越来越大,开关电源技术越来越成熟,技术能力强的厂家,在可靠性与性能指标方面已经可以媲美甚至超过常规的线性电源,再加上体积小重量轻的优势,开关直流电源已经慢慢取代可控硅与线性结构的直流电源,特别是大功率规格的可控硅直流电源与线性直流电源慢慢退出市场。

(4)    目前大功率直流电源市场因国内还有很多厂家在高频开关电路结构优化方面与国外品牌还存在一定差距,可靠性和性能指标达不到行业内一流厂家的水准,依旧在延用可控硅与线性电路结构技术生产大功率规格的可控硅与线性电源,但在国外基本上属于淘汰技术全部由高频开关电路所取代。所以我们在电源需求选型的时候,判断直流电源好坏的标准不能用简单的电路结构电源名称来直接评判。

3、按输入源的方式分类

    直流电源按输入源的方式可分为AC-DC直流电源与DC-DC直流电源两个大类。

(1)    AC-DC指的是由交流输入变换成直流输出的直流电源,其中又分为单相输入与三相输入两种方式,一般3KW以内小功率大多数为单相输入,3KW以上大功率规格大多数为三相输入方式;为了减小对输入电网的污染提高整机功率因数,高档一点电源会增加PFC功率因数校正电路,但会增加直流电源的生产成本,国内大部份品牌为了追求成本的最优化保证价格竞争优势大部份厂家输入没有增加PFC电路,国外品牌走的是高品质高价位的路线,输入全部都带有PFC电路。

(2)    DC-DC一般指的由直流输入变换成直流输出的直流电源,输入电压低于输出电压的叫升压DC-DC直流电源,输入电压高于输出电压的叫降压DC-DC直流电源,考虑到成本与安规等级的不同要求,两种电源又分输入-输出隔离与不隔离两种方式。

4、按功能要求分类

 直流电源按功能不同要求分为电压或电流固定输出的直流电源,带显示可调的直流电源两大类。

(1)    固定输出的直流电源一般不带显示,用于工业辅助电源供电等领域,如充电器、LED驱动电源等都属于这类电源,主要以小功率规格为主。

(2)    带显示可调的直流电源一般电压和电流可以从0V到额定值之间可调,可调方式有多种方式如面板本地手动调节、模拟信号程控、数字通讯程控等方式,显示方式主流的有LED数码管、LCD、VFD荧光屏、OLED屏、触膜屏等方式,广泛应用于科研、实验室、ATE自动测试、系统集成等领域,主要以低压大电流,中压、高压小电流等中大功率为主。当然还有一些特定行业专用的行业专用电源如脉冲电源,还有一些特殊功能的电源比如可编程电源等。

5、按工作模式分类

 直流电源按工作模式的不同可分为直流稳压电源(亦可称之为直流恒压电源)、直流稳流电源(亦可称之为直流恒流电源)、直流稳压稳流电源(亦可称之为直流恒压恒流电源)、恒功率电源等种类。

(1)    固定输出的直流电源一般只具有单一的恒压模式或恒流模式。

(2)    可调的电源一般都具有恒压(CV)与恒流(CC)两种工作模式,小部份高端产品增加了恒功率(CP)模式,行业内一般定义为测试电源。通常来说恒压和恒流模式是根据实际负载电流大小自动转换的,它取决于实际负载电流的大小,当实际工作电流小于预设电流值时直流电源处于恒压(CV)工作模式,此时电压恒定不变或可控,电流大小根据负载大小程欧姆定律变化;反之当实际工作电流达到或超过预设电流值时直流电源处于恒流(CC)工作模式,此时电流恒定不变或可控,电压根据负载大小程欧姆定律变化。

(3)    恒功率直流电源通常在电压和电流范围内最大功率要小于电压和电流的乘积,比如传统的直流稳压稳流电源规格30V50A最大功率为1500W,而恒功率电源规格可能为30V150A1500W; 传统的直流稳压稳流电源30V时能用到50A,10V的时候最大也只能到50A不能超出限定的电流规格,此时最大输出功率只能达到500W;如果客户有10V功率同样只有1500W的使用需求时,得另行新购买一台10V150A规格的电源,而如果有一台30V150A1500W的恒功率电源就能同时满足30V50A和10V150A的使用需求。另外恒功率直流电源除了具有恒压和恒流模式,还具有恒功率模式,在设置限定的输出功率值进入恒功率模式时,电源会通过软件算法根据实际负载大小动态调整输出电压和电流的大小,使电源输出功率保持在设定的功率值不变。当然大多数实际使用场合客户主要还是用的恒压和恒流两种工作模式,除了特定的使用测试场合需要用到恒功率模式,大部份客户选择恒功率电源的初衷只是看重了恒功率电源电流规格的扩展性,适应同等功率下低压大电流和高压小电流的使用需求达到一机多用减少重复投资的目的。

      目前市面上直流电源品牌非常多,种类也多,针上所述我们在选择购买直流电源时在品牌与产地、服务等因素外,首要考虑的是我们自己的实际使用需求,有针对性地选择最适合的直流电源种类才能做到性价比的最优化,因为不同类型功能的电源往往价格差异比较大,不同类型之间的电源价格是没有可比性的。


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