直流電源的工作原理解析!

點(diǎn)擊次數(shù)：2269 更新時(shí)間：2022-05-23

　直流電源有正、負(fù)兩個(gè)電極，正極的電位高，負(fù)極的電位低，當(dāng)兩個(gè)電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負(fù)極的電流。

　　單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類似，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)不能維持穩(wěn)恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡(jiǎn)稱為'非靜電力'）使正電荷由電位較低的負(fù)極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處，以維持兩個(gè)電極之間的電位差，從而形成穩(wěn)恒的電流。因此，直流電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能供給電路，以維持電流的穩(wěn)恒流動(dòng)。

　　直流電源中的非靜電力是由負(fù)極指向正極的。當(dāng)直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），由于電場(chǎng)力的推動(dòng)，形成由正極到負(fù)極的電流。而在電源內(nèi)部（內(nèi)電路），非靜電力的作用則使電流由負(fù)極流到正極，從而使電荷的流動(dòng)形成閉合的循環(huán)。

　　表現(xiàn)電源本身的一個(gè)重要特征量是電源的電動(dòng)勢(shì)，它等于單位正電荷從負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移到正極時(shí)非靜電力所作的功。當(dāng)電源給電路提供能量時(shí)，所供給的功率P等于電源的電動(dòng)勢(shì)E與電流I兩者的乘積,P=EI。電源的另一個(gè)特征量是它的內(nèi)電阻(簡(jiǎn)稱內(nèi)阻)R0，當(dāng)通過(guò)電源的電流為I時(shí),電源內(nèi)部損耗的熱功率（即單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱）等于R0I。

　　當(dāng)電源的正、負(fù)兩極沒(méi)有連通時(shí),電源處于斷路（開(kāi)路）狀態(tài)，這時(shí)電源兩電極之間的電位差在量值上即等于電源的電動(dòng)勢(shì)。在斷路狀態(tài)下，不發(fā)生非電能與電能的相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)把負(fù)載電阻接到電源的兩極上以構(gòu)成閉合回路時(shí)，通過(guò)電源內(nèi)部的電流從負(fù)極流到正極，這時(shí)，電源所提供的功率EI等于輸送到外電路的功率UI（U是電源正極與負(fù)極之間的電位差）與內(nèi)電阻中損耗的熱功率R0I之和，EI=UIR0I。于是，當(dāng)電源向負(fù)載電阻提供功率時(shí)，電源兩極間的電位差U=E-R0I。

　　當(dāng)用另一個(gè)電動(dòng)勢(shì)較大的電源接到電動(dòng)勢(shì)較小的電源上，正極接正極，負(fù)極接負(fù)極（例如用直流發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池組充電）時(shí)，在電動(dòng)勢(shì)較小的電源內(nèi)部，電流是從它的正極流到負(fù)極的，這時(shí)，外界向電源輸入電功率UI，它等于電源中單位時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存的能量EI與內(nèi)電阻中損耗的熱功率R0I之和，UI=EIR0I。于是，當(dāng)外界向電源輸入功率時(shí)，外界加到電源兩極之間的電壓應(yīng)為U=ER0I。

　　當(dāng)電源的內(nèi)電阻可以忽略不計(jì)時(shí)，可以認(rèn)為電源的電動(dòng)勢(shì)在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓。

　　為了取得較高的直流電壓，常將直流電源串聯(lián)使用，這時(shí)總電動(dòng)勢(shì)為各電源的電動(dòng)勢(shì)之和，總內(nèi)阻也為各電源內(nèi)電阻之和。由于內(nèi)阻增大，一般只能用于所需電流強(qiáng)度較小的電路。為了取得較大的電流強(qiáng)度，可以將等電動(dòng)勢(shì)的直流電源并聯(lián)使用，這時(shí)總電動(dòng)勢(shì)即為單個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)，總內(nèi)阻為各電源內(nèi)電阻的并聯(lián)值。

　　直流電源的類型很多，不同類型的直流電源中，非靜電力的性質(zhì)不同，能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程也不同。在化學(xué)電池（例如干電池、蓄電池等）中，非靜電力是與離子的溶解和沉積過(guò)程相聯(lián)系的化學(xué)作用,化學(xué)電池放電時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱在溫差電源（例如金屬溫差電偶、半導(dǎo)體溫差電偶）中，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相聯(lián)系的擴(kuò)散作用，溫差電源向外電路提供功率時(shí)，熱能部分地轉(zhuǎn)化為電能。在直流發(fā)電機(jī)中,非靜電力是電磁感應(yīng)作用,直流發(fā)電機(jī)供電時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能與焦耳熱。在光電池中，非靜電力是光生伏打效應(yīng)的作用，光電池供電時(shí)，光能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱。

　　當(dāng)市電經(jīng)過(guò)輸入開(kāi)關(guān)接通變壓器將市電電壓轉(zhuǎn)換成所設(shè)計(jì)的電壓后,進(jìn)入了預(yù)穩(wěn)壓電路,預(yù)穩(wěn)壓電路是對(duì)所要的輸出電壓進(jìn)行初步穩(wěn)壓,其目的是降低大功率調(diào)整管的輸入與輸出之間的管壓降，減少大功率調(diào)整管的功耗，提高直流電源的工作效率，預(yù)穩(wěn)壓電源一般由可控硅無(wú)級(jí)移相調(diào)整式用繼電器切換變壓器輸出的抽頭進(jìn)行穩(wěn)壓。經(jīng)過(guò)預(yù)穩(wěn)壓電源和濾波器

　?、俸蟮玫降碾妷夯痉€(wěn)定紋波相對(duì)較小的直流電經(jīng)過(guò)在控制電路的控制的大功率調(diào)整管進(jìn)行精確快速的問(wèn)頂壓后將得到穩(wěn)壓精度和性能符合標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓再經(jīng)過(guò)濾波器

　?、谶M(jìn)行濾波后既得到我的所需要的輸出直流電為了得到我的所需要的輸出電壓值或穩(wěn)流電流值，我們還需要對(duì)輸出的電壓值和電流值進(jìn)行取樣檢測(cè)并將其傳送到控制/保護(hù)電路，控制/保護(hù)電路將檢測(cè)到的輸出電壓值和電流值與電壓/電流設(shè)定電路所設(shè)定的值進(jìn)行比較分析后驅(qū)動(dòng)預(yù)穩(wěn)壓電路和大功率調(diào)整管使直流穩(wěn)壓電源能輸出我們所設(shè)定的電壓和電流值，同時(shí)當(dāng)控制/保護(hù)電路檢測(cè)到異常的電壓或電流值等情況下將啟動(dòng)保護(hù)電路使直流電源進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

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