各种直流电源简介

关于电路结构，究竟是线性电源，可控硅电源还是开关电源，要看具体场合，合理采用。 这三种电路，国际国内都大量使用，各有各的特点。可控硅电源，以其强大的输出功率，使 线性电源和开关电源无法取代。线性电源以其精度高，性能优越而被广泛应用。开关电源因 省去了笨重的工频变压器而使体积和重量都有不同程度的减少，减轻，也被广泛地应用在许 多输出电压、输出电流较为稳定的场合。一、可控硅电源的电路结构如下：滤波电感主变压器通俗的说，可控硅是一个控制电压的器件，由于可控硅的导通角是可以用电路来控制的，固此随着输出电压Uo的大小变化，可控硅的导通角也随着变化。加在主变压器初级的电压Ui 也随之变化。也就是220V市电经可控硅控制后只有一部分加在主变压器的初级。当输出电压Uo较 高时，可控硅导通角较大，大部分市电电压被可控硅“放过来了”（如上图所示），因而加在 变压器初级的电压，即 Ui 较高，这当然经整流滤波后输出电压也就比较高了。而当输出电压Uo很低时，可控硅导通角很小，绝大部分市电电压被可控硅“卡断了”（如下图所示），只让很低的电压加在变压器初级，即Ui很低，这当然经整流滤波后输出电 压也就很低了。二线性电源的主电路如下：线性电源实际上是在可控硅电源的输出端再串一只大功率三极管（实际是多只并联）， 控制电路只要输出一个小电流到三极管的基极, 就能控制三极管的输出大电流，使得电源系 统在可控硅电源的基础上又稳压一次，因而这种线性稳压电源的稳压性能要优于开关电源或 可控硅电源1-3个数量级。但功率三极管（亦称调整管）上一般要占用10伏电压，每输出 1安培电流就要在电源内部多消耗10瓦功率，例如500V 5A电源在功率管上的损耗为50瓦, 占输出总功率的 2%，因而线性电源的效率要比可控硅电源稍低。、开关电源的主电路如下：220-72=31 IVIiL-lK3UoK2311V I】单K4 /l高频变压器市电aQDV由电路可以看出，市电经整流滤波后变为311V高压，经K1K4功率开关管有序工作后， 变为脉冲信号加至高频变压器的初级，脉冲的高度始终为311V。当K1,K4开通时,311V高压 电流经K1正向流入主变压器初级，经K4流出，在变压器初级形成一个正向脉冲，同理，当 K2,K3开通时,311V高压电流经K3反向流入主变压器初级，经K2流出，在变压器初级形成 一个反向脉冲。这样，在变压器次级就形成一系列正反向脉冲，经整流滤波后形成直流电压。 当输出电压Uo较高时，脉冲宽度就宽，当输出电压Uo较低时，脉冲宽度就窄，因此开关管 实际上是一个控制脉冲宽窄的装置。我公司在没有特别体积要求的情况下，一般在功率6kw以下时，向用户推荐线性电 源，在功率6kw以上时，向用户推荐可控硅电源，这主要是：1、线性电源精度好（优于开关电源或可控硅电源13个数量级），适用多种场合， 一般用户不会提出性能、精度、技术指标方面的问题。但线性电源的效率低，一般在功 率 6kw 以下时使用。2、可控硅电源以其强大的输出功率，是线性电源和开关电源无法取代，用户需要 的任意电压和电流，它都可以做到。3、便于维修，因为多数用户都有熟悉线性电源的维修人员，也有这方面的备件。 维修工具，有一只万用表即可基本解决问题，较为细心的电工亦可动手。4、维修后一般不留后遗症，故障能彻底排除，性能可完全恢复，只要正确使用， 及时维修，一台电源使用10年是完全不成问题的。我公司在没有特别体积要求的情况下，不向用户特别推崇开关电源，这主要是：1、目前制作开关电源所采用的各种PWM集成芯片，主要是从输出电压变化范围小, 输出电流较为稳定的角度来设计的。但所谓PWM芯片，是一种脉宽调制器，当输出电压较高，输出电流较大时，电源内部的开关管开通时间较长而关断时间较短：而当输出功率较小时，脉冲宽度就较窄：但这种脉冲宽度不是可以无限制的变窄的，脉冲宽度的变化范围，即调节范围仅是 10%90%。这一特点决定了这种 PWM 芯片，并不适用于一个从 0电压起调的所谓连续可调的电源。例如一台 500V5A 的开关电源，当它输出达 500V5A 时，控制脉冲最宽，形如：而当输出电压降至 50V5A 时，控制脉冲的宽度降到最宽脉冲的 10%, 形如：这已降到最窄了。如果输出电压电流继续下降，要求控制脉冲继续变窄，但 PWM 电路已无法满足，这时电路变为间歇工作, 形如：脉冲时有时无，一阵一阵的，电源内会发出噪音，纹波等也会变大，电性能变差，所谓低端不稳定”，事实上已经成为不合格品。2、开关电源具有污染电网和幅射干扰。在大功率开关电源附近插上一台收音机，收音 机是无法收音的，对电视信号也会有干扰。有些单位的仪器仪表出现莫明其妙的干扰，和这 种电网污染不无关系。对这种干扰和幅射，国家标准中都有严格规定。3、维修较为困难，整机报废的风险大。开关电源由于在高频下运行，频率越高，主变压器越小，但随着频率的升高，各种分布 参数负面作用也明显的显露出来。因此要求分布参数越小越好，工艺设计精湛，引线尽量短， 元器件尽量靠近。由于元件密集，给维修带来一定难度。另外，由于电路与线性电源截然不 同，维修人员的技术素质要求较高，万用表已无济于事，要用示波器才能观察到电路各点的 工作状态。更为重要的是，由于开关功率管处在高压下工作，一旦损坏一般都是 4只，即全部坏光， 发出响亮的爆炸声，而且进一步烧坏产生控制信号的脉冲变压器，因而又波及到印制板，几 乎是烧了一片，只要有一如果这样，整个电源报废的风险就大了。4、由于目前国内外市场上能够买到的用于开关电源的主要元器件，如开关管，整流二 结管，磁芯变压器等，其输出功率都极其有限，一般制作电压在300伏以下，功率在2KW 3KW 之间的开关电源尚能应付，否则对如开关管，整流二结管，磁芯变压器等就要采取多个 并联的办法来解决，这就大大地降低了整机的可靠性。一些厂家试图生产 1000A 的开关电源， 其结果是损坏率高得惊人。因此开关电源在特种电源的行业内并无多大的用武之地。