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直流電源的分類



1、按產生電能的方式分類

常見的直流電源按電能的產生方式可分為化學電源和電子電源兩大類。

(1)    化學電源又稱電池,是一種能將化學能直接轉變成電能的裝置,它通過化學反應,消耗某種化學物質,輸出電能。常見的電池大多是化學電源。它在國民經濟、科學技術、軍事和日常生活方面均獲得廣泛應用。 化學電池使用面廣,品種繁多。 按電池中電解質性質分為:鋰電池、堿性電池、酸性電池、中性電池。 按電池的工作性質分:1、一次電池:使用的電池只能使用一次,活性物質耗盡后,不可通過充電方式使其恢復。 如:鋅錳電池、鋅銀電池、鋅空(氣)電池、鋰一次電池等 2、二次電池:放電后經充電可使活性物質恢復工作能力。 如:鉛酸蓄電池、鎘鎳電池、氫(MH)鎳電池、鈉硫電池 等 3、燃料電池(連續電池)一般使用:氫氣、甲醇、天然氣、煤氣等可燃物作為負極的反應物,氧氣作為正極反應物。

(2)    電子電源是從主電能輸入經過電子電路變換成另一種形式的或規格的電能裝置,用以滿足不同用電設備的需求,亦可稱之為二次電源,因為在沒有輸入源的前提下,它本身不產生電能,下面我們主要介紹電子類電源的分類及特點。

2、按主電路結構分類

主流的電子直流電源按工作的電路結構不同分為可控硅直流電源,線性直流電源,開關直流電源三大種類。

(1)    簡單來說可控硅電源是靠改變可控硅的導通角度來控制輸出電壓和電流的高低,可控硅電源以其強大的輸出功率,超大功率的電源規格優勢,讓晶體管線性電源和開關電源無法取代。

(2)    線性電源是靠控制三極管(亦稱調整管)的基極達到改變輸出電壓和電流的高低和穩壓效果,相當于在可控硅電源的基礎上再穩壓一次,輸出電能質量效果要優于可控硅電源,但因功率調整管一般有5-10V的管壓降,所以效率要低于可控硅電源,每輸出1A電流就要增加5-10W的功耗, 特別是低壓大電流規格的電源效率指標更低。

(3)    開關電源是靠控制PWM脈沖寬度來改變輸出電壓和電流大小,達到穩壓穩流的效果,因其工作頻率高省去了可控硅和線性電源的工頻變壓器,由高頻變壓器替代,具有體積小,效率高的特點,亦稱高頻開關電源。因早期受高頻功率半導體器件的限制,開關電源技術不是很成熟,可控硅電源與線性電源無可替代,隨著高頻半導體器件技術的發展,半導體功率器件的工作頻率越來越高,功率越來越大,開關電源技術越來越成熟,技術能力強的廠家,在可靠性與性能指標方面已經可以媲美甚至超過常規的線性電源,再加上體積小重量輕的優勢,開關直流電源已經慢慢取代可控硅與線性結構的直流電源,特別是大功率規格的可控硅直流電源與線性直流電源慢慢退出市場。

(4)    目前大功率直流電源市場因國內還有很多廠家在高頻開關電路結構優化方面與國外品牌還存在一定差距,可靠性和性能指標達不到行業內一流廠家的水準,依舊在延用可控硅與線性電路結構技術生產大功率規格的可控硅與線性電源,但在國外基本上屬于淘汰技術全部由高頻開關電路所取代。所以我們在電源需求選型的時候,判斷直流電源好壞的標準不能用簡單的電路結構電源名稱來直接評判。

3、按輸入源的方式分類

    直流電源按輸入源的方式可分為AC-DC直流電源與DC-DC直流電源兩個大類。

(1)    AC-DC指的是由交流輸入變換成直流輸出的直流電源,其中又分為單相輸入與三相輸入兩種方式,一般3KW以內小功率大多數為單相輸入,3KW以上大功率規格大多數為三相輸入方式;為了減小對輸入電網的污染提高整機功率因數,高檔一點電源會增加PFC功率因數校正電路,但會增加直流電源的生產成本,國內大部份品牌為了追求成本的最優化保證價格競爭優勢大部份廠家輸入沒有增加PFC電路,國外品牌走的是高品質高價位的路線,輸入全部都帶有PFC電路。

(2)    DC-DC一般指的由直流輸入變換成直流輸出的直流電源,輸入電壓低于輸出電壓的叫升壓DC-DC直流電源,輸入電壓高于輸出電壓的叫降壓DC-DC直流電源,考慮到成本與安規等級的不同要求,兩種電源又分輸入-輸出隔離與不隔離兩種方式。

4、按功能要求分類

 直流電源按功能不同要求分為電壓或電流固定輸出的直流電源,帶顯示可調的直流電源兩大類。

(1)    固定輸出的直流電源一般不帶顯示,用于工業輔助電源供電等領域,如充電器、LED驅動電源等都屬于這類電源,主要以小功率規格為主。

(2)    帶顯示可調的直流電源一般電壓和電流可以從0V到額定值之間可調,可調方式有多種方式如面板本地手動調節、模擬信號程控、數字通訊程控等方式,顯示方式主流的有LED數碼管、LCD、VFD熒光屏、OLED屏、觸膜屏等方式,廣泛應用于科研、實驗室、ATE自動測試、系統集成等領域,主要以低壓大電流,中壓、高壓小電流等中大功率為主。當然還有一些特定行業專用的行業專用電源如脈沖電源,還有一些特殊功能的電源比如可編程電源等。

5、按工作模式分類

 直流電源按工作模式的不同可分為直流穩壓電源(亦可稱之為直流恒壓電源)、直流穩流電源(亦可稱之為直流恒流電源)、直流穩壓穩流電源(亦可稱之為直流恒壓恒流電源)、恒功率電源等種類。

(1)    固定輸出的直流電源一般只具有單一的恒壓模式或恒流模式。

(2)    可調的電源一般都具有恒壓(CV)與恒流(CC)兩種工作模式,小部份高端產品增加了恒功率(CP)模式,行業內一般定義為測試電源。通常來說恒壓和恒流模式是根據實際負載電流大小自動轉換的,它取決于實際負載電流的大小,當實際工作電流小于預設電流值時直流電源處于恒壓(CV)工作模式,此時電壓恒定不變或可控,電流大小根據負載大小程歐姆定律變化;反之當實際工作電流達到或超過預設電流值時直流電源處于恒流(CC)工作模式,此時電流恒定不變或可控,電壓根據負載大小程歐姆定律變化。

(3)    恒功率直流電源通常在電壓和電流范圍內最大功率要小于電壓和電流的乘積,比如傳統的直流穩壓穩流電源規格30V50A最大功率為1500W,而恒功率電源規格可能為30V150A1500W; 傳統的直流穩壓穩流電源30V時能用到50A,10V的時候最大也只能到50A不能超出限定的電流規格,此時最大輸出功率只能達到500W;如果客戶有10V功率同樣只有1500W的使用需求時,得另行新購買一臺10V150A規格的電源,而如果有一臺30V150A1500W的恒功率電源就能同時滿足30V50A和10V150A的使用需求。另外恒功率直流電源除了具有恒壓和恒流模式,還具有恒功率模式,在設置限定的輸出功率值進入恒功率模式時,電源會通過軟件算法根據實際負載大小動態調整輸出電壓和電流的大小,使電源輸出功率保持在設定的功率值不變。當然大多數實際使用場合客戶主要還是用的恒壓和恒流兩種工作模式,除了特定的使用測試場合需要用到恒功率模式,大部份客戶選擇恒功率電源的初衷只是看重了恒功率電源電流規格的擴展性,適應同等功率下低壓大電流和高壓小電流的使用需求達到一機多用減少重復投資的目的。

      目前市面上直流電源品牌非常多,種類也多,針上所述我們在選擇購買直流電源時在品牌與產地、服務等因素外,首要考慮的是我們自己的實際使用需求,有針對性地選擇最適合的直流電源種類才能做到性價比的最優化,因為不同類型功能的電源往往價格差異比較大,不同類型之間的電源價格是沒有可比性的。




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