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供电系统三大走势:环保、高效、智能

导读: 供电系统是所有产品(包括干线供电产品和电池供电产品)必不可少的组成部分,它可以实现和确保所有电路区域正常工作。除了提供工作动力之外,有些供电系统还可以检测甚至在某些情况下校正复杂电路中的异常。

  供电系统是所有产品(包括干线供电产品和电池供电产品)必不可少的组成部分,它可以实现和确保所有电路区域正常工作。除了提供工作动力之外,有些供电系统还可以检测甚至在某些情况下校正复杂电路中的异常。

  从过去到现在,能源一直都是技术市场关注的重点。随着无数公司积极向“绿色”(也称为环保)方向发展,监管机构期望通过制定能效标准来降低功耗,每个人都希望节能。甚至消费者也在低电费的美好愿景下怦然心动,开始寻找可能节省电费的产品和设备。

  并非只有能源OEM专注于降低能耗。整个技术社群有着相同的目标。毕竟,即使你能够设计出功效最高、超级环保且优于所有现行法规章程的电源产品,甚至是一些前人从未想到的电源产品,但是如果这个产品被用在一批设计超烂、功效极低的电路上时,你所有的付出还是会归结为零。

 

  仔细分析基本技术

 

  目前有几个流行的电源类型和三个可用来实现高性能和高功效的可行技巧,包括线性稳压、开关模式和可编程电源,功率因子校正(PFC)、效率以及数字控制。下面我们将快速回顾一些基础知识,然后再继续讨论。

  大多数情况下,人们都假定供电是将高电平交流电压转换成相同或较低的直流电压,然后再为特定电路或器件供电。当然,这样的说法并不完全正确,因为有的器件(也被称为供电)是将AC转换为AC,将DC转换为DC。为了便于讨论,我们还是坚持这个假定,即供电(power supply)就是指AC/DC转换器,而将DC/DC转换器等其他器件都称为电源(power source)。

  不管是复杂的、机密的还是外来的设计,大多数供电系统的前端都采用最为原始的技术。插墙式交流电进入降压或升压变压器,然后再馈入整流器和滤波电路。

  供电可以相当简单,也可以非常复杂,这取决于具体应用对直流电源的需要。对于实验、业余爱好和一些直流器件的供电,或许一个基本的单极性供电(图1)就足够了。

 

  

 

  由于经得起时间的考验且器件数量很少,因此基本供电仍是目前许多最为先进器件中的骨干。基本供电仅由一个降压交流变压器、两个整流器和一个滤波器电容组成。

  输出电压和电流能力完全由变压器的额定值确定。整流器二极管和滤波器电容则根据这些最大额定值来选择。

 

  

 

  对于需要双极性供电的应用而言(图2),相同的供电部分只要增加两个二极管和另外一个滤波器电容即可实现简单转换,生成所谓的浮点接地。一个可以实现更稳定、噪声更少的稍胜一筹的方法,是将变压器(图3)更换为次级线圈带有中心抽头的变压器,从而提供电路的接地。

 

  

 

  此外,对于简单的设计而言,基本供电就足够了。但是对于复杂的数字设计,这些简单的拓扑所带来的不足相当明显,令人无法忍受。

  首先,输出电压一般是实际所需输出电压的接近值,即需要12V时为13.4V;其次,由于温度和交流线路情况,电压和电流漂移没有补偿;第三,减少纹波的唯一方法是增加更大和/或更多的滤波器电容。

  其他考虑因素包括:是否需要多个输出、用户安全和电路保护、热条件、PFC、控制以及是否需要满足机构对效率等关键因素提出的要求。

 

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