想來和電源打交道也有好幾年了,之前做的研發(fā),隨后做FAE一直到現(xiàn)在,這里不談職業(yè),我們只談電源和一些工作中的見聞;寫一些電源的基礎(chǔ)知識,給初學(xué)者和相關(guān)從業(yè)者一些幫助;有不對之處,希望大家不吝糾正,因為FAE有時也吹吹牛,放煙霧彈。
先從什么是電源聊起吧。
(一)什么是電源
回答這個問題先要知道電是如何產(chǎn)生的,從哪里來,怎么傳過來。就如下圖,很簡單,很多人都懂的火力發(fā)電站。這些電站都建在城市很遠(yuǎn)的地方。
1. 1. 燃燒爐耗盡,產(chǎn)生大量的熱,將水加熱成水蒸氣,向右依靠水蒸氣的壓力推動渦輪旋轉(zhuǎn),同時冷凝的水蒸氣變成水回流繼續(xù)被加熱,促成一個循環(huán)。
2. 2. 接著發(fā)電機(jī),帶動發(fā)電機(jī)的動子旋轉(zhuǎn),根據(jù)電磁感應(yīng)原理得到電壓輸出。通常三相交流電,三個定子切割磁力線,產(chǎn)生三相電。
3. 3. 電力變壓器升壓后進(jìn)行電力傳輸。
所有發(fā)電站工作原理都基本一樣,水電站直接靠水流轉(zhuǎn)動渦輪,風(fēng)力就更直接靠風(fēng)吹動渦輪扇葉;通俗的說,裝機(jī)容量大的就很多渦輪,然后并網(wǎng)連接。
下圖的電網(wǎng)傳輸可以看到發(fā)電站的電是如何一步步傳輸?shù)缴钪械摹?
發(fā)電站的一次升壓還不足以進(jìn)行遠(yuǎn)程電力傳輸,變電站會將電壓升高至百千伏后通過電塔架線傳輸,我國已經(jīng)是高壓電工程的領(lǐng)導(dǎo)者。為什么要超高壓傳輸,想必大家都很清楚電能損失P=I*I*R,唯有降低輸電電流才可顯著降低電能損失。當(dāng)然電阻的大小也是一方面要考慮的,經(jīng)濟(jì)性和實用性決定了不可能用金銀來做導(dǎo)線嘛。在靠近城市的郊區(qū)在通過變電站降壓至家庭或工業(yè)用電幅值。
那么問題來了,究竟什么是電源?
通常是指電力的來源。可以是供應(yīng)電力的系統(tǒng)或裝置,或是其它能夠?qū)ω?fù)載提供能量輸出的電源。
我們所要聊的開關(guān)電源,只是電源的一種,電源還可以是發(fā)電設(shè)備,太陽能,電池等等。
以下來自維基百科的解釋:
開關(guān)電源(英文:Switching Power Supply),又稱交換式電源、開關(guān)變換器,是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置,是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個位準(zhǔn)的電壓,透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備,例如個人電腦,而開關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。
可以說,開關(guān)電源無處不在,小到幾瓦的手機(jī)充電器,大到千瓦級的光刻機(jī)電源機(jī)組。
另外我們通常說的開關(guān)電源只是AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換器,如果是AC/AC,可以是變頻器也可以是射頻器;如果是DC/AC,則是逆變器。
我們談的AC/DC通過這么多年的發(fā)展,已經(jīng)逐漸從線性電源轉(zhuǎn)移到開關(guān)型電源,論壇里有很多比較的帖子,我們稍微帶過?,F(xiàn)在已經(jīng)很少有電源公司還做線性電源了,至少偶公司已經(jīng)沒有了,以前在西門子的SMT設(shè)備上看到TDK的線性電源,>100KG重死了,當(dāng)時任務(wù)就是開發(fā)一個同樣功率的開關(guān)電源去取代它。
電源能變小,終究是因為高頻元件的誕生,高頻電路的應(yīng)用。根據(jù)法拉第定理,保持等式成立其他條件不變,頻率變高幾百倍以后,變壓器體積隨之而變小。
一個簡單的線性電源結(jié)構(gòu)如下:
簡單的說就是一個變壓器先把220vac降低到合適的大小然后用二極管整流成饅頭波,后接濾波電容再用晶體管進(jìn)行穩(wěn)壓輸出。線性電源只能做降壓輸出。
一個簡單的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)如下:
220vac交流電先經(jīng)過電磁濾波器,然后整流橋,后進(jìn)入變壓器和開關(guān)元件組成的開關(guān)電路,在變壓器次級輸出矩形波;經(jīng)過整流和濾波得到穩(wěn)定輸出電壓。開關(guān)元件的工作則由電源IC的電路系統(tǒng)操控。
開關(guān)電源有著許多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),根據(jù)功率大小,性價比或者應(yīng)用場合來決定研發(fā)時的拓?fù)溥x擇,這里不一一介紹(樓主其實也只搞過幾種結(jié)構(gòu),這部分不敢班門弄斧)
作為一個電源產(chǎn)品的FAE,每個拓?fù)涞幕驹泶笾露家私?,做過研發(fā)就更好了。
這里附上TI的拓?fù)鋱D,感覺還是蠻有用的,以前打印了一直貼在辦公桌上。
官方: www.ti.com/lit/sg/sluw001f/sluw001f.pdf
今天先寫到這,慢慢的接著寫。