直流電源通常能使大多數(shù)電氣設(shè)備工作的更好。托馬斯·愛迪生主張直流配電，但是我們采用威斯汀豪斯主張的交流配電系統(tǒng)，因?yàn)檎缒峁爬ぬ厮估赋龅模妷狠^高而電流較低的交流電能實(shí)現(xiàn)更有效地長距離輸送。不過，一旦電能輸送到你所需要的地方，絕大多數(shù)除照明和空調(diào)外的設(shè)備還是要用直流供電。
因此，直流電源的工作就是將交流電轉(zhuǎn)換為設(shè)備所需的任何電壓的直流電。正如“線性調(diào)節(jié)電源”所介紹的那樣，一個直流電源在工作時，將轉(zhuǎn)換分為兩個階段進(jìn)行：整流和調(diào)節(jié)。
整流階段把定期轉(zhuǎn)換電流方向的交流電流轉(zhuǎn)換為始終單向的直流電流。如圖所示的全波橋式整流器可以將交流電轉(zhuǎn)換成夾雜大量交流電殘余的脈沖式直流電流，一般情況，低通濾波器就可以清除大部分殘留的交流電流。
直流電源由整流器和調(diào)節(jié)器組成，整流器產(chǎn)生未經(jīng)調(diào)節(jié)的直流電流，調(diào)節(jié)器使輸出穩(wěn)定。最后輸出的就是適合最終電子設(shè)備使用的穩(wěn)定純粹的直流電。
調(diào)節(jié)就能實(shí)現(xiàn)控制。線性調(diào)節(jié)器通過由輸出反饋控制的可變電阻器群來調(diào)節(jié)輸出電壓或電流。
但線性調(diào)節(jié)器也有它自己的問題，晶體管會將電能以熱量的形式發(fā)散出去。線性電源在傳輸?shù)耐瑫r也浪費(fèi)了相同數(shù)量的電能。這可不太好！
“開關(guān)或電源”（如圖所示，通常叫做“變換電源”，或簡稱“開關(guān)”）和線性電源的根本區(qū)別在于調(diào)節(jié)電流的方式。開關(guān)電源不會始終保持直流電流的存在，或使用晶體管調(diào)節(jié)電流，而是通過將晶體管在“全開”、“全閉”之間切換，根據(jù)輸出情況反饋調(diào)節(jié)每個周期的開/關(guān)時間比來達(dá)到目的。
開關(guān)式電源通過快速地切換調(diào)節(jié)晶體管的全開全閉方式，比線性電源更有效地獲得了直流電。它根據(jù)輸出反饋，調(diào)節(jié)每個開關(guān)周期的開/關(guān)時間比來實(shí)現(xiàn)控制要求。 然后，緊隨脈寬模塊之后的再生濾波器（regenerative filter）使脈沖變得平穩(wěn)，從而均衡電流流量以產(chǎn)生穩(wěn)定的直流輸出。在此使用“再生”一詞是為了指出在低/無負(fù)載情況下必須有一條旁路直流輸出通道，否則，濾波電容會被充電而喪失調(diào)節(jié)的能力。
當(dāng)晶體管完全打開時，其電阻處于最小值，基本可以認(rèn)為是零。因此功耗也可認(rèn)為是零，因?yàn)槿魏坞娏鱅2乘以0電阻都等于0。
當(dāng)晶體管完全關(guān)閉時，其電阻非常大，但是通過的電流實(shí)際上為0。這種情況下，功耗實(shí)際也為零，因?yàn)槿魏斡邢薜母咦柚党艘噪娏鱅=0的平方仍等于0。
因此，開關(guān)電源的電能損失比線性電源的要少很多。由于調(diào)節(jié)器能量耗損的降低，整體效率因此提高，熱量的產(chǎn)生也更少。既然熱量的發(fā)散被減少了，電源就能使用更小的外殼包裝，同時也能節(jié)約電源的內(nèi)部接線，因此，降壓轉(zhuǎn)換器就能變得更小，也更經(jīng)濟(jì)。電源線路的減少更意味著生產(chǎn)工廠的環(huán)境污染更少，實(shí)現(xiàn)了電源與環(huán)境的協(xié)調(diào)。
|
