想來和電源打交道也有好幾年了,之前做的研發,隨后做FAE一直到現在,這里不談職業,我們只談電源和一些工作中的見聞;寫一些電源的基礎知識,給初學者和相關從業者一些幫助;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電站。這些電站都建在城市很遠的地方。
1. 1. 燃燒爐耗盡,產生大量的熱,將水加熱成水蒸氣,向右依靠水蒸氣的壓力推動渦輪旋轉,同時冷凝的水蒸氣變成水回流繼續被加熱,促成一個循環。
2. 2. 接著發電機,帶動發電機的動子旋轉,根據電磁感應原理得到電壓輸出。通常三相交流電,三個定子切割磁力線,產生三相電。
3. 3. 電力變壓器升壓后進行電力傳輸。
所有發電站工作原理都基本一樣,水電站直接靠水流轉動渦輪,風力就更直接靠風吹動渦輪扇葉;通俗的說,裝機容量大的就很多渦輪,然后并網連接。
下圖的電網傳輸可以看到發電站的電是如何一步步傳輸到生活中的。
發電站的一次升壓還不足以進行遠程電力傳輸,變電站會將電壓升高至百千伏后通過電塔架線傳輸,我國已經是高壓電工程的領導者。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。當然電阻的大小也是一方面要考慮的,經濟性和實用性決定了不可能用金銀來做導線嘛。在靠近城市的郊區在通過變電站降壓至家庭或工業用電幅值。
那么問題來了,究竟什么是電源?
通常是指電力的來源??梢允枪娏Φ南到y或裝置,或是其它能夠對負載提供能量輸出的電源。
我們所要聊的開關電源,只是電源的一種,電源還可以是發電設備,太陽能,電池等等。
以下來自維基百科的解釋:
開關電源(英文:Switching Power Supply),又稱交換式電源、開關變換器,是一種高頻化電能轉換裝置,是電源供應器的一種。其功能是將一個位準的電壓,透過不同形式的架構轉換為用戶端所需求的電壓或電流。開關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備,例如個人電腦,而開關電源就進行兩者之間電壓及電流的轉換。
可以說,開關電源無處不在,小到幾瓦的手機充電器,大到千瓦級的光刻機電源機組。
另外我們通常說的開關電源只是AC/DC和DC/DC轉換器,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通過這么多年的發展,已經逐漸從線性電源轉移到開關型電源,論壇里有很多比較的帖子,我們稍微帶過?,F在已經很少有電源公司還做線性電源了,至少偶公司已經沒有了,以前在西門子的SMT設備上看到TDK的線性電源,>100KG重死了,當時任務就是開發一個同樣功率的開關電源去取代它。
電源能變小,終究是因為高頻元件的誕生,高頻電路的應用。根據法拉第定理,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構如下:
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行穩壓輸出。線性電源只能做降壓輸出。
一個簡單的開關電源結構如下:
220vac交流電先經過電磁濾波器,然后整流橋,后進入變壓器和開關元件組成的開關電路,在變壓器次級輸出矩形波;經過整流和濾波得到穩定輸出電壓。開關元件的工作則由電源IC的電路系統操控。
開關電源有著許多拓撲結構,根據功率大小,性價比或者應用場合來決定研發時的拓撲選擇,這里不一一介紹(樓主其實也只搞過幾種結構,這部分不敢班門弄斧)
作為一個電源產品的FAE,每個拓撲的基本原理大致都要了解,做過研發就更好了。
這里附上TI的拓撲圖,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。