知晓：可编程直流电源如何工作

丝绵技术

电源类型、功能和应用双向可编程直流电源的相关知识也可以到网站具体了解一下，有专业的客服人员为您全面解读，相信会有一个好的合作！https://www.elektroautomatik.cn/

理想的直流电源可不受负载电流影响，提供恒定的直流电压输出。但目前，尚电子产品或其他类似用途器件能够达到电子产品教科书（其中的所有图片都是基于理想组件）中所述的性能水平。那么，真电源与理论上的理想电源存在哪些不同呢在回答这个问题之前，我们先来看看际可编程直流电源的工作方式。电源的类型众多，具体功能也不尽相同。那么我们就来看看电源的类型和功能。可编程直流电源在众多行业有着众多的应用方式。我们将探讨电源的某些特性，看看这些特性如何赋予电源丰富的功能，进而满足多样化的应用需求。事上，看似简单的产品际上可能蕴含复杂的技术。


电源工作方式概述
图1显示了直流电源的基本电路模块。变压器将交流线路与电路的其他部分进行电隔离。变压器还根据所需要的并且电源预期拥有的比较大直流输出电压，调低或调高交流线路的电压。整流电路模块将来自变压器的交流电压转换为单极交流电压。接下来，滤波模块将这个单极交流电压转换为具有纹波效应的瑕疵直流电压。调压器将输出电压调整到所需水平，并执行进一步滤波，使得输出为恒定的直流电压。


这些电路模块包含许多组件，但它们均不是理想组件。电容器和电感器具有寄生电阻、寄生电容（电感器中）和寄生电感（电容器中）。晶体管和二极管具有I-V特性，可随温度变化而变化。所有组件的参数值都存在一定容差，且它们都要消耗电源、具有功率限制且会产生噪声。这些非理想特性让电源法成为绝对恒定的直流输出源。


图1直流电源常见模块图
与理想输出的偏差
直流电源输出所提供的输出并不始终是用户编程的输出。制造商将基于组件容差，定义某个直流输出精度、输出精度或显示精度。制造商还可能指定一个温度系数，当环境温度超出电源校准温度范围时，可将这个温度系数加到输出容差。导致直流输出跌至编程值以下的另一个原因是，在使用大电流负载的情况下，电源中各组件的内部电阻所承受的电压更大。制造商将这种效应指定为负载调整率，以全电压的百分比误差来表示。为充分确定直流电源的输出精度，应将这个负载调整率误差加到输出精度。


直流电源的直流输出上也将伴随噪声。由于金属结构物中的电子运动和电子碰撞，所有电子组件中都存在固有噪声。这种噪声被称为约翰逊噪声。受交流线路上的条件、环境电磁干扰(EMI和接地线路上的杂散电流影响，在电源输出中也会产生噪声。跟其他电子仪器一样，如要尽可能降低电源中的噪声，需要掌握良好图片技术的详细信息。但论图片有多好，直流电源的输出上都将存在噪声。


电源拓扑
电源拓扑有两种类型。电源图片可以采用线性拓扑或开关模式拓扑。它们的图片区别在于整流模块和调压模块。在线性图片中，电路中持续存在电流。这些图片的点在于噪声低、复杂度低，但效率不太高。线性电源的效率低于50%。另一方面，开关模式电源的效率可以达到90%，但它们的复杂度和输出噪声都要高得多。造成噪声较高的原因是有源组件，即，晶体管，它们用作开关，在H频率下接通和关断电源。开关模式电源的点在于，相比同等能力的线性电源，它们更小、更轻。开关模式电源可以搭配重量更轻、尺寸更小的变压器。此外，开关频率越高，所有感性元件分量可以越小。


虽然这两种拓扑都适用于数百瓦以内的电源，但开关模式电源大多用于图片功率超过500W、甚至千瓦级别的电源。对于千瓦级电源，变压器也将非常大且非常重。


直流电源的类型
大多数电源都是单极设备，采用正极输出。电压和电流都为正。它们的工作象限仅是图2中所示的I象限。电源也可以具有更复杂的电路以及更多的工作象限。双极输出电源的工作象限为I象限和IV象限。输出电压可以为正或为负，但电流始终为正。第类电源的工作象限可为I象限和II象限。这类电源被称为双向电源。在I象限，电源为直流电压源。在II象限，双向电源具有正电压、负电流。电源吸收电流，是作为电子负载来工作。因此，双向电源兼具两种设备（直流电源和直流电子负载）的性能。


图2直流电源的种类型
控制直流输出
我们来稍微多介绍一下调压电路模块。调压器对输出进行滤波，以尽可能减少直流输出的纹波，同时它还将输出电压保持在经调整或编程的水平。我们可以将调压电路作为反馈放大器来建模，如图3所示。输出电压传感电路监视输出电压，并将其反馈给功率放大器。功率放大器的电压输出根据放大器输入处的压差的极性，来提高或降低自身的输出。


图3显示了电压控制（未显示输出滤波）的电源输出级
当负载吸收的电流较小时，只需监视直流电源输出端的电压即可。在负载电流较小的情况下，导线上的压降并不明显。但在负载电流较大时，导线上的压降可能较显著，施加到负载的电压将低于编程输出电压：


V负载?=V电源?–2·V导线


如果直流电源的图片采用四线连接，其中，两条导线用于将电源连接到负载，两条导线用于传感负载电压，那么就可以针对负载处的较低电压进行修正。图4显示了负载的4线连接。


图4显示了本地和远程传感的输出级
输出级传感电路具有高输入阻抗，因此这个电路吸收的电流非常小。当传感线上的压降微不足道时，电压传感电路测量负载处的际电压，并将该电压反馈给电源的功率放大器。放大器将其输出电压提高两倍导线电压，以补偿导线压降。这一功能被称为远程传感，可确保负载处的输出为所需电压。在不使用4线连接的情况下，调压器采用本地传感，即，将输出电压保持为输出端的电压水平。使用4线连接可保证更大的负载电压精度。


输出特性选项
电源可以使用不同的方法向负载供电。典型电源将具有矩形I-V输出特性。电源的输出可为电压值和电流值的任意组合，介于由比较大额定电压和比较大额定电流界定的矩形范围内。图5中的蓝色粗线显示了具有矩形I-V输出特性的直流电源。第二种供电方法是自动量程输出。具有I-V自动量程输出特性的直流电源兼具矩形输出和曲线输出的特性。相比具有矩形输出的同等能力电源，自动量程输出特性可提供范围更大的负载电流和输出电压。图5中的黑色和红色曲线是自动量程输出特性的示例。自动量程输出特性的点包括：



在红色曲线上的所有点，均可提供全功率输出。相比之下，具有矩形输出的电源则只能在其比较大电压和电流下（蓝色矩形的比较右角点）提供全功率输出。
在低于矩形输出电源比较大电压的任意电压下，提供的电流都大于具有矩形输出的电源。
得益于更大的电流输出和电压，能够以更大的灵活性来满足更加多样化的应用需求。这样，可能就不需要增设额外的电源，亦可满足新应用或升级应用的需求。
采用较低功率的电源，同样能够现与矩形电源相当的I-V性能，从而有助于节省成本。

某些自动量程电源具有的曲线输出特性，只能够在有限的电压范围内提供全功率输出。EA(EA电源具有“真正的自动量程”输出特性，电源能够在上至比较大额定电压、下至该比较大额定电压的33%的范围内，提供全功率输出。其他自动量程电源很难达到这样的性能水平。这让EA能够从众多同行中脱颖而出。


因此，电源的电力输出方式可决定其性能级别。


图5矩形输出特性与自动量程输出特性的比较
提升电源性能
电源可以具有其他高级功能。其中两个例子便是波形生成和多种控制接口。电源可配有内置函数发生器，用于基于直流偏压成波形。另外，电源还可以配有数字量和模拟量接口，用以连接PC、PLC和其他设备进行通讯。


双向电源作为负载工作时，能将所吸收的能量转化为交流电并以高达96%的效率回馈至交流电。这类电源被称为回馈式电源。


除提供准确且接近纯正的直流电压之外，电源还可以具有更多如上文所述的功能。在现功能增强的同时，图片复杂度也更高。


应用
产品中包含电子元件的大多数行业都采用的是直流电源。图片工程师依托电源来开发新电路和新产品。测试工程师依托电源来验证成品性能。在采用电子电路和组件的众多行业中，图片需要满足多种多样的功率、电压和电流要求。因此，有众多的电源型号可供选择，它们的输出范围下至0W上到60W。这些型号既有供图片人员使用的台架式电源，也有供测试工程师使用的机架式电源，类型丰富，不一而足。


除供电之外，图片和测试工程师通常还需要模拟太阳能电池板、电池和燃料电池等产品。这时，内置有函数发生器的双向电源便能够充当模拟源，用于模拟电池、电池充电器、燃料电池或太阳能电池板。同时，此电源可用作负载，用于对已放电的电池或者作为电池、太阳能电池或燃料电池供电对象的电路进行模拟。


内置函数发生器可模拟直流电源线路上的噪声和其他干扰，以验证产品能否耐受特定级别的应力。函数发生器还可以模拟波形，以测试是否符合特定标准，比如汽车和航电行业的那些标准。


直流电源是电子产品图片和测试所需的重要设备。电子产品的丰富多样使得电源类型和电源功能也丰富多样。


这里不一一赘述。
电源的复杂度远高于电子产品教科书中所述的复杂度。它们的性能也肯定达不到教科书中所述的水平。通过介绍电源的工作方式和性能差异，我们希望您您能够对蕴含在产品内部的、电子产品工程师所需的技术有更深层次的理解。有关直流电源及其应用的更多信息，请访问?。