電源供應(yīng)器，與其適配的產(chǎn)品一致，已經(jīng)在個(gè)人電腦接口、模擬電池和太陽能電池等電源，以及在執(zhí)行測(cè)試序列等方面取得了顯著的進(jìn)步。現(xiàn)代電源供應(yīng)器已經(jīng)發(fā)展成一種復(fù)雜的設(shè)備。

現(xiàn)代電源測(cè)試設(shè)備已經(jīng)超越了僅僅提供直流輸出的功能。電源供應(yīng)器已經(jīng)演變成能夠與個(gè)人電腦接口，模擬各種電源，執(zhí)行各種測(cè)試序列的設(shè)備。這類設(shè)備的功率范圍可以從30瓦到60千瓦，電壓可高達(dá)2000伏，電流可高達(dá)1000安培。因此，電源供應(yīng)器已經(jīng)成為一種高度復(fù)雜的設(shè)備。

直流電源供應(yīng)器概述

一個(gè)直流電源供應(yīng)器主要包含幾個(gè)基本的電路模塊。變壓器將電路的其余部分與交流電路電氣隔離，并根據(jù)電源所需的最大直流輸出電壓，對(duì)來自交流電路的電壓進(jìn)行升高或降低。整流器模塊將變壓器的交流電壓轉(zhuǎn)換為單向交流電壓。然后，濾波器模塊將單向交流轉(zhuǎn)換為帶有紋波效應(yīng)的不完美直流電壓。穩(wěn)壓器調(diào)整輸出電壓到所需的水平，并進(jìn)一步進(jìn)行濾波，以便輸出是恒定的直流電壓。

輸出誤差

直流電源供應(yīng)器的輸出并不總是能精確地提供用戶設(shè)定的電壓。制造商會(huì)基于組件的公差來定義直流輸出的準(zhǔn)確性。制造商還可能指定一個(gè)溫度系數(shù)來補(bǔ)償輸出誤差。直流輸出低于預(yù)設(shè)值的另一個(gè)原因是，在高電流負(fù)載下，內(nèi)部電阻的電壓降低了。制造商將此效應(yīng)定義為負(fù)載調(diào)節(jié)，它是滿量程電壓的百分比誤差。為了全面確定直流電源供應(yīng)器的輸出準(zhǔn)確性，需要將負(fù)載調(diào)節(jié)誤差加到輸出精度上。

該直流電源的輸出還將具有噪聲。所有電子組件中都存在與電子運(yùn)動(dòng)和與原子碰撞相關(guān)的固有噪聲。在交流線路的條件下，電磁干擾(EMI)和接地線上的漂移電流也會(huì)在電源輸出中誘導(dǎo)噪聲。無論設(shè)計(jì)多么出色，直流電源的輸出都會(huì)有噪聲。

電源供應(yīng)器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩種類型：線性和開關(guān)模式設(shè)計(jì)。線性設(shè)計(jì)中，電源在電路中連續(xù)流動(dòng)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于噪聲低和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但效率較低，線性電源供應(yīng)器的效率通常低于60%。開關(guān)模式電源的效率可以達(dá)到90%左右，但設(shè)計(jì)復(fù)雜度較高，輸出噪聲也更大。由于用作開關(guān)的晶體管在千赫范圍內(nèi)周期性地開啟和關(guān)閉電源，因此噪聲更高。開關(guān)模式電源的優(yōu)點(diǎn)還包括使用較小且較輕的變壓器，與相同功率的線性電源相比。盡管兩種拓?fù)鋵?duì)于低功率電源都適用，但在設(shè)計(jì)500瓦以上功率的電源時(shí)，幾乎總是使用開關(guān)模式電源。

直流電源供應(yīng)器的分類

大多數(shù)電源供應(yīng)器是在第一象限（正V和I）運(yùn)行的單極設(shè)備。雙極輸出電源供應(yīng)器在第一和第四象限運(yùn)行。輸出電壓可以是正的或負(fù)的，而電流始終是正的。第三種類型的電源可以在第一和第二象限運(yùn)行。這種類型的供應(yīng)器被稱為雙向電源。在第一象限，供應(yīng)器是一個(gè)直流電壓源。在第二象限，供應(yīng)器吸收電流并作為電子負(fù)載運(yùn)行。因此，一個(gè)雙向電源供應(yīng)器結(jié)合了兩種設(shè)備的性能：直流電源和直流電子負(fù)載。

控制直流輸出

除了過濾輸出以提供無紋波的直流輸出外，穩(wěn)壓器還保持輸出電壓在設(shè)定水平上。我們可以將穩(wěn)壓器電路模型視為反饋放大器。輸出電壓檢測(cè)電路監(jiān)測(cè)輸出電壓，并將其反饋到誤差/功率放大器上。誤差/功率放大器會(huì)根據(jù)電壓差異的極性，提高或降低其輸出。

在小負(fù)載電流下，監(jiān)測(cè)直流電源輸出端的電壓就足夠了。在小負(fù)載電流下，導(dǎo)線上的電壓降很小。然而，在大負(fù)載電流下，導(dǎo)線上的電壓降可能相當(dāng)大，且應(yīng)用在負(fù)載上的電壓低于設(shè)定的輸出電壓。

如果設(shè)計(jì)有4線連接的供應(yīng)器，供應(yīng)器會(huì)校正負(fù)載處的低電壓，其中兩根線向負(fù)載供電，另外兩根線感應(yīng)負(fù)載電壓。輸出電壓檢測(cè)電路具有高輸入阻抗，因此幾乎不吸收電流。由于感應(yīng)導(dǎo)線上幾乎沒有電壓降，電壓感應(yīng)電路可以測(cè)量負(fù)載處的實(shí)際電壓，并將該電壓反饋給電源的誤差/功率放大器。放大器提高其輸出電壓，以補(bǔ)償源導(dǎo)線中的電壓降。這個(gè)特性被稱為遠(yuǎn)程感應(yīng)，確保負(fù)載處的輸出是所期望的電壓。使用4線連接可以確保負(fù)載處電壓的更高準(zhǔn)確性。

輸出特性選項(xiàng)

電源供應(yīng)器可以通過不同的方法向負(fù)載傳遞能量。典型的電源供應(yīng)器將具有矩形的I-V輸出特性。電源輸出可以在矩形內(nèi)的任意電壓和電流值組合。另一種傳遞方式被稱為自動(dòng)范圍選擇。具有自動(dòng)范圍選擇I-V輸出特性的直流電源結(jié)合了矩形輸出和雙曲線輸出。自動(dòng)范圍選擇特性能夠?yàn)楸容^大的負(fù)載電流范圍（有時(shí)還包括更寬的電壓范圍）提供能源，而矩形輸出只能在其最大電壓和電流下提供全功率。

直流電源供應(yīng)器目前已經(jīng)是所有電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和測(cè)試的必要工具。電子產(chǎn)品的廣泛變化也推動(dòng)了各種類型和特性的電源供應(yīng)器的廣泛應(yīng)用。