電源有線性電源和開關(guān)電源兩種。
線性電源:是通過工頻(頻率為50Hz的交流電)變壓器將電壓變至所需要的值,再經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等電路,輸出為穩(wěn)定直流電。下圖是一個最簡單的AC—DC變換電路。
由上圖可以看出,輸入為正弦波交流電,經(jīng)二極管整流后,只有上半周的正電壓能通過,而下半周的負(fù)電壓不能通過二極管,結(jié)果輸出電壓只保留了上半周的電壓波形。使輸出電壓的方向不隨時間變化(只是大小變化),而成為直流電。
為了使負(fù)半周的電壓能加于利用,提高用電效率,需采用全橋整流電路,如下圖:
由圖可看出,采用全橋整流后,負(fù)半周的波形也利用上了,使電能利用效率提高。全橋整流是目前最常用的整流電路。
濾波電路:
從上面整流出來的直流電壓波形圖可以看出,這種直流電大小在發(fā)生變化,這種大小變化我們稱之為交流成分,即這種直流電含有較多的交流成分,不能直接使用,必須進(jìn)行濾波。我們前面提到:電感具有通直流阻交流的特性,而電容則具有通交流阻直流的特性。利用這些特性可進(jìn)行濾波。下面是常見的濾波電路:
可以看出濾波后的輸出電壓平滑得多。
線性電源的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)在于,所需元器件較少,線路結(jié)構(gòu)簡單易做,變壓器的電流連續(xù)流通,輸出電壓紋波小。缺點(diǎn)在于,效率低,僅50%左右,隨著功率的增加,變壓器體積和重量都大得令許多場合無法使用。一個300W的工頻變壓器重量約8公斤。再加上大功率整流管和散熱片,總重量會達(dá)到10公斤。這在許多場合都無法使用。下面將介紹開關(guān)電源。
開關(guān)電源:
我們知道,變壓器的工作原理是:是利用變化電場產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場又產(chǎn)生變化的電場,從而起到了變壓作用。但變壓器不能變化頻率。根據(jù)電磁輻射的有關(guān)知識得知,電磁輻射的能量與頻率f有關(guān),頻率越大,能量越高。因此,如果將頻率提高,則在相同的功率下,變壓器的體積可以變小,這就是開關(guān)電源的設(shè)想來歷。下面是開關(guān)電源的原理圖:
上圖的原理是這樣的,交流電直接經(jīng)過全橋整流,經(jīng)電容濾波后變?yōu)楦邏褐绷麟?,高壓直流電?jīng)過開關(guān)K后,加到開關(guān)變壓器的初級。控制開關(guān)的“閉合”和“斷開”的速度,就可在開關(guān)變壓器的初級形成不同頻率的交流電,開關(guān)速度越快,頻率就越高。這樣在開關(guān)變壓器的次級相應(yīng)地感應(yīng)出高頻電壓。經(jīng)整流和濾波后得到直流電。開關(guān)電源具有體積小效率高的特點(diǎn),缺點(diǎn)在于,電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高,由于工作在高頻狀態(tài),輻射和干擾較大,輸出電壓紋波大,必須采取有效的屏蔽措施。