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电源是将其它形式的能转换成电能的装置。电源自“磁生电”原理,由水力、风力、海潮、水坝水压差、太阳能等可再生能源,及烧煤炭、油渣等产生电力来源。常见的电源是干电池(直流电)与家用的110V-220V 交流电源。

概述

电源是向电子设备提供功率的装置,也称电源供应器,它提供计算机中所有部件所需要的电能。电源功率的大小,电流和电压是否稳定,将直接影响计算机的工作性能和使用寿命。

工作原理

开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线性电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。


与线性电源相比,PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。 脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压值。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
控制器的主要目的是保持输出电压稳定,其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器,可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于,误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。开关电源有两种主要的工作方式:正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小,但是工作过程相差很大,在特定的应用场合下各有优点。

分类

普通电源

又可细分为:开关电源、逆变电源、交流稳压电源、直流稳压电源、DC/DC电源、通信电源、模块电源、变频电源、UPS电源、EPS应急电源、净化电源、PC电源、整流电源、定制电源、加热电源、焊接电源/电弧电源、电镀电源、网络电源、电力操作电源、适配器电源、线性电源、电源控制器/驱动器、功率电源、其他普通电源、逆变电源、参数电源、调压电源、变压器电源。


特种电源
特种电源又可细分为:岸电电源、安防电源、高压电源、医疗电源、军用电源、航空航天电源、激光电源、其他特种电源。

特种电源即特殊种类的电源。所谓特殊主要是由于衡量电源的技术指标要求不同于常用的电源,其主要是输出电压特别高,输出电流特别大,或者对稳定度、动态响应及纹波要求特别高,或者要求电源输出的电压或电流是脉冲或其它一些要求。这就使得在设计及生产此类电源时有比普通电源有更特殊甚至更严格的要求。特种电源一般是为特殊负载或场合要求而设计的,它的应用十分广泛。主要有:电镀电解、阳极氧化、感应加热、医疗设备、电力操作、电力试验、环保除尘、空气净化、食品灭菌、激光红外、光电显示等。而在国防及军事上,特种电源更有普通电源不可取代的用途,主要用于:雷达导航、高能物理、等离子体物理及核技术研究等。


1、雷达发射机用的高压电源

在现代雷达发射机中,用行波管(TWT)作为微波功率放大器件占有很大的比例,作为高功率部分,它的可靠性与技术指标如何,对雷达发射机乃至整个雷达有着直接的影响。而支撑着行波管的高压电源(系统)更显得至为重要。开关电源技术作为一种高频、高效电力电子技术,随着电子元器件、产品的不断更新,大功率器件的更新换代,大功率开关电源技术得到了发展。雷达行波管用高压开关电源,可采用全桥谐振PWM调制方式,大功率开关器件采用先进的IGBT模块及先进可靠的驱动电路,使得电源的整体性能良好,稳定度好,并且具有各种保护功能。


工作原理:将50Hz三相380V通过电网滤波器,经整流及滤波得到500多伏的直流电压,供给串联谐振变换器。由于本电源输出高达20kV,为了减轻变压器的设计难度以及减小高压整流二极管的耐压值、提高电源的可靠性,采用变压器两个次级分别全桥整流,然后叠加输出。全桥变换器由四个IGBT、一个高频变压器及整流电路组成。控制电路提供两对彼此绝缘、相位相差180°的脉冲输入到IGBT驱动电路,控制IGBT的通断。将直流电压变换成为交变的20kHz脉冲电压,经变压器及全桥整流和滤波电路,得到几十kV的电压。


2、电子束焊机用大功率高压电源

电子束焊接因具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子,该电子在高压静电场的加速下通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束,用此电子束去轰击工件,巨大的动能转化为热量,使焊接处工件熔化,形成熔池,从而实现对工件的焊接。


高压电源是设备的关键技术之一,它主要为电子枪提供加速电压,其性能好坏直接决定电子束焊接工艺和焊接质量。电子束焊机用高压电源与其它类型的高压电源相比,具有不同的技术特性,技术要求主要为纹波系数和稳定度,纹波系数要求小于1%,稳定度为±1%,甚至纹波系数小于0.5%,稳定度为±0.5%,同时重复性要求小于0.5%。以上要求均根据电子束斑和焊接工艺所决定。电子束焊机用高压电源的操作是必须与有关系统进行连锁保护,主要有真空连锁、阴极连锁、闸阀连锁、聚焦连锁等,以确保设备和人身安全。高压电源必须符合EMC标准,具有软起动功能,防止突然合闸对电源的冲击。


这种电源由于功率大(达30kW),输出电压高(150kV),工作频率较高(20kHz),而对稳定精度、纹波及电压调节率均有较高的要求。选用先进的三相全控可控整流技术、大功率高频逆变器,用新型功率器件IGBT作为功率开关。三相全控可控整流和逆变器各自采用独立的控制板,IGBT驱动采用进口厚膜驱动电路,加上输入电网滤波器和平波电抗器及电容组成的滤波电路。使电源的功率变换部分具有较好的技术先进性和良好的功率变换性。


高压部分:高压变压器磁芯采用最新的非晶态材料,采用独特的高频高压绕制工艺,双高压变压器叠加工作。先进的整流和合理的倍压电路以及高压均压技术保证高压电源的高压部分稳定可靠,反馈及高压指示信号用精密的分压器,由高压输出端直接采样,保证电源有很高的稳压精度、电压调整率和准确可信的高压测量精度。采用合理的高压滤波技术,保证电源有良好的纹波。高压部分放在一个油箱内。


3、高压脉冲电源

在雷达导航设备中,其发射部分一般都需要一高电压、窄脉冲、不同重复频率的强功率脉冲源。这种强功率脉冲源一般通过一个高压电源将市电升为几千伏至几十千伏直流高压,然后由一个调制器将直流高压调制为所需脉宽及频率的脉冲源以供发射管使用。


脉冲源主要由高压电源及调制器部分组成,高压电源采用开关稳压电源,调制器采用半导体器件的固态调制器。使用方给出的触发脉冲是TTL电平的信号,应在输入隔离变压器前增加接口电路,此接口电路一是为了预放大TTL脉冲信号,二是为了与隔离变压器匹配。为了达到隔离的目的,使用方可提供此接口电路的电源,制造方只需提出电源需求并在电路中设计相应的变换、滤波电路即可。


触发脉冲经过脉冲变压器隔离后经过预调器脉冲整形,功率放大后去触发调制板和截尾板工作。由预调器产生的激励脉冲经过变压器隔离去驱动调制板的每一只场效应管,此时调制板导通高压电源送到微波三极管的阳极,微波三极管的阴极电子开始发射,微波三极管将送入输入端的小功率高频信号放大成大功率的高频信号。当脉冲结束时,由预调器产生的截尾脉冲去触发截尾板,截尾板导通后将微波三极管的分布电容释放,所以可以得到很好的脉冲后沿。

功能应用

所有电器相关的

主要品牌

常见问题

电源相关术语

ACPI:是由Intel、Microsoft等联合推出的一种电源管理规范,它将电源管理集成到硬件、操作系统和应用程序中,实现了由操作系统对电源的全面管理。具备ACPI功能的电脑在不使用时处于功耗极低的挂起状态,modem等接收到信号时可自动开机,并可以实现软件关机,适应了日益增长的网络应用要求。


电源效率:电源效率和电源设计线路有密切的关系,高效率的电源可以提高电能的使用效率,在一定程度上可以降低电源的自身功耗和发热量。


击穿电压(Uaw,Ua):击穿前能连续加在保护器指定端的最高瞬间时电压值.过压保护在下列情况下被击穿: a)如果流过电阻元件的电流峰值超过1mA; b)如果过压引起流过保护器的电流峰值超过1mA.


CCEE安全认证:CCEE安全认证标志又称长城标志,为电工产品专用认证标志。中国电工产品认证委员会(CCEE)是国家技术监督局授权,代表中国参加国际电工委员会电工产品安全认证组织(IECEE)的唯一合法机构,代表国家组织对电工产品实施安全认证(长城标志认证)。


端口吞吐量:端口吞吐量是指端口包转发能力,通常使用pps:包每秒来衡量,它是路由器在某端口上的包转发能力。通常采用两个相同速率接口测试。但是测试接口可能与接口位置及关系相关。例如同一插卡上端口间测试的吞吐量可能与不同插卡上端口间吞吐量值不同。


击穿时间:主要反映保护元件的特性.保护等级愈高,击穿时间愈长.击穿时间可在一定范围内变化,依赖于du/dt或di/dt的斜率。


短路保护:当被保护线路趋于短路,而产生大于5倍额定电流时,保护器切断该线路。
开机延时:这是一种新的概念,电源在接通之初到提供稳定的输出必然需要一定的时间的稳定周期,在这个周期中电压的稳定度很难保证,所以电源设计者让电源延时100ms-500ms,等电源稳定后再向电脑提供高质量的电源。


Double Buffering(双重缓冲区处理):绝大多数可支持OpenGl的3D加速卡都会提供两组图形画面信息。这两组图形画面信息通常被看着“前台缓存”和“后台缓存”。显示卡用“前台缓存”存放正在显示的这格画面,而同时下一格画面已经在“后台缓存”待命。然后显示卡会将两个缓存互换,“后台缓存”的画面会显示出来,且同时再于“前台缓存”中画好下一格待命,如此形成一种互补的工作方式不断地进行,以很快的速度对画面的改变做出反应。


断电保护功能:所谓断电保护功能,即切换设备在正常工作时可存储最后的通道切换命令,当因突发情况发生断电后,设备仍将保存此命令,待接电后设备自动恢复为原有的切换状态。


浪涌保护器:浪涌保护器主要由压敏电阻(变阻,限压二极管) 和放电隙(放电通道)组成,用来保护其他电子设备和系统,以及提供等电位连接。


EMI:EMI(Electron-Magnetic Interference)-电磁干扰,任何产生电磁场的电子设备都会或多或少地产生噪声场,干扰其附近的电子设备,这种现象就叫做电磁干扰。


断路器:根据IEC标准,电涌保护器必须带有断开装置(断路器),当电涌保护器因任何形式的事故而导致寿命终止时,该断开装置能安全地断开电路。


临界频率(Fg):在此频率下,在特定的测试条件下,插入损耗为1dB
IEEE:是美国制定电气标准的专业性组织,全称是Institute of Electricaland Electromics Engineers,它制定的IEEE802标准对局域网的发展做出了巨大贡献。IEEE的著名协议有802.2,802.3,802.5。


额定电流:能由过压保护器传导的额定工作电流。
漏电保护:当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通,而产生近似正弦波形并且其有效值是缓慢变化的剩余电流,当该电流大于一定数值时,保护器切断该线路。


额定电流(In):能由过压保护器传导的额定工作电流。
逻辑器件测试速度:逻辑器件测试速度是指测试仪每秒可向被测器件输入端施加多少个测试向量(Test Vector),即TV/S,这是衡量测试仪性能的重要指标,速度越快越好,表明测试仪的档次越高,HN2000/MX最高可达610KTV/S(国外测试仪Pinpoint达10MTV/S,QT200达500KTV/S。)。该指标应准确、稳定,不随微机的档次而变。该指标的主要作用是解决同一型号但不同类型逻辑器件采用同一测试速度有时不能测试成功的问题。


保护电平:保护电平是指当给电涌保护器加一个幅值为额定放电电流的电冲击后,在保护器出口出现的最大电压。这个电压将直接加在被保护的设备上。因此,为了达到有效的保护,电涌保护器的保护电平应低于被保护设备能承受的最大电压。
额定电压:用来标定器件,可长久地加在过压保护器两端的电压。


额定功率:额定功率一般指能够连续输出的有效功率;也就是在正常的工作环境下可以持续工作的最大功率。额定功率应该是一款电源最重要的参数规格,如果电源的额定功率无法满足你电脑的需求,种种不可预知的问题恐怕就会接踵而来。


脉冲电流宽度:依据标准DIN VDE 0675 part1的过压保护设备的测试电流,被测设备必须能承受20次这样的电流。
变送器:将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。一般分为:温度/湿度变送器,压力变送器,差压变送器,液位变送器,电流变送器,电量变送器,流量变送器,重量变送器等。


额定电压(Un):用来标定器件,可长久地加在过压保护器两端的电压。
欠压保护:当被保护线路的电源电压低于一定数值时,保护器切断该线路;当电源电压恢复到正常范围时,保护器自动接通。
不同步转换器:不同步转换器(ASYCHRONOUS)是不能够介於两个电源供应器与负载之间的一种转换器。
额定放电电流(Isn):避雷器在特性参数测验时, 所通过的8/20波形(参看DIN VDE 0432/10.78 part3)涌流的峰值避雷器,必须能在 Uc下, 承受20次额定放电电流,而随后的额定各参数值变化不超过10或20(视避雷器型号而定)。


群集技术:就像冗余部件可以使你免于硬件故障一样,群集技术则可以使你免于整个系统的瘫痪以及操作系统和应用层次的故障。一台服务器集群包含多台拥有共享数据存储空间的服务器,各服务器之间通过内部局域网进行互相连接;当其中一台服务器发生故障时,它所运行的应用程序将与之相连的服务器自动接管;在大多数情况下,集群中所有的计算机都拥有一个共同的名称,集群系统内任意一台服务器都可被所有的网络用户所使用。


一般而言,群集和高可用性结合的服务器可将运行提升至99.99。群集技术不仅仅能够提供更长的运行时间,它在尽可能地减少与既定停机有关的停机时间方面同样有着重要意义。例如,如果使用群集,你可以在关闭一台服务器的同时,不用与用户断开即可进行应用,硬件,操作系统的流动升级。集群系统通过功能整合和故障过渡技术实现系统的高可用性和高可靠性,集群技术还能够提供相对低廉的总体拥有成本和强大灵活的系统扩充能力。


残余电压(Ur):当流过放电电流时保护器指定端的峰值电压。
风扇轴承:目前市场上的风扇,其轴承一共有三类:含油轴承、单滚珠轴承(也就是含油加滚珠)、双滚珠轴承。滚珠轴承的优点在于它的使用寿命长,同时自身发热量小,噪音小,比较稳定。而含油轴承在长时间使用以后,其中的油脂挥发,轴承磨损,后期噪音会很大,寿命也短。分辨是含油轴承还是滚珠轴承,最简易的办法就是用手拨动扇叶,用同样的力量,滚珠轴承的转动要更容易一些,转动的时间也长,而且在停下来的时候会稍稍往反方向转一下;而含油轴承的则明显不一样。


失真:失真分为波形失真,电压失真、电流失真…等,不论是何种失真,皆以百分比来计算,其失真的大小与谐波、电压、电流以及功率因子有关系。


电磁传导干扰:从电磁安全的角度上讲,电脑要符合电磁干扰标准。电磁对电网的干扰会对电子设备有不良影响,也会对人体健康带来危害。国际标准化组织和世界上绝大多数国家对电磁干扰和射频干扰制定了若干标准,标准要求电子设备的生产厂商对其产品的辐射和传导干扰降低到可接受程度,最著名的是“FCC B”,它是美国对住宅环境所制定的电磁干扰标准。


服务器电源:服务器电源有两种,一种是冗余服务器电源,一种是大功率电源。冗余服务器电源由两个PC电源组合而成,两个电源之间通过一些特殊的电路进行连接,在一个电源工作时,另一个电源处于备用状态,当工作的电源突然出现故障时,另一个备用电源能在很短的时间内接替故障电源进行工作,以防止服务器出现“宕机”现象。冗余服务器电源一般用在银行、电信等不可“宕机”的部门,普通消费者往往并不适合采用。


输出阻抗:阻抗是电路或设备对交流电流的阻力,输出阻抗是在出口处测得的阻抗。与模拟输出串联表示的等价阻抗。阻抗越小,驱动更大负载的能力就越高。


电击保护:当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通,而产生非正弦波形并且其有效值是瞬时变化的剩余电流,当该电流大于一定数值时,保护器切断该线路。


高电流脉冲(Ish):依据标准DIN VDE 0675 part1的过压保护设备的4/10波形的测试电流, 被测设备必须能承受2次这样的电流.


输入电压范围:即UPS允许市电电压的变化范围,因为当地的电压波动情况直接影响UPS的运行,特别是有些地区电网比较恶劣,白天和晚上的电压相差很大。如果UPS 要24小时工作,在如此大的变化范围里,UPS能否工作至关重要。如不能工作,只有转电池,这样一则电池并没有用于真正的断电,二则频繁转电池会影响电池的寿命。如果该UPS的转电池装置为继电器,则对继电器的损坏特别严重,大大增加了UPS的故障率。


电压保护等级(Up):标准雷电脉冲击穿电压的峰值,在额定放电电流Isn下,受保护端的残余电压,对于电源系统避雷器而言,根据过压分类保护水平决定其安装位置;对于信息系统保护器而言,保护水平必须与欲保护系统和设备的兼容性相匹配.


工作电压:工作电压指的也就是CPU正常工作所需的电压。随着CPU的制造工艺与主频的提高,CPU的工作电压有逐步下降的趋势。低电压能解决耗电过大和发热过高的问题,这对于笔记本电脑尤其重要。


输入阻抗:阻抗是电路或设备对交流电流的阻力,输入阻抗是在入口处测得的阻抗,一个输入放在一个驱动它的信号源的负载数量。高输入阻抗能够减小电路连接时信号的变化,因而也是最理想的。在给定电压下最小的阻抗就是最小输入阻抗。作为输入电流的替代或补充,它确定输入功率要求。


电压等级(Uc):能加在指定端不引起特性的变化和击活保护元件的最大电压。
功率因子:这个数值通常介于0与1之间,而且其数值绝对不能大于1,它是W(实功率)与VA(虚功率)值之间的比数,而比数的高与低,比数越高则电器本身的效能越好,反之比数越低,则表示电器本身所消耗的能源越大,也就越耗电。


瞬间反应能力:当输入电压在瞬间发生较大的变化(在允许范围之内),输出的稳定电压值恢复正常所用的时间,也是电源对异常情况的反应能力。


电源风扇:电源风扇是电源的一个重要组成部份,负责将电源内的热空气抽出。打开电源内部可以看到有两块较大的散热片,散热片上的大功率管的性能和极限参数直接影响到电源的安全承载功率和产品成本。此外,电源的后部两个插座分别用来连接外界电源和为显示器提供插座,一般雄性插座为电源插座。在两个插座间有个电压设定开关用于切换110V与220V两种电压制式,在国内普遍采用220V电压制式,如果错误的设定在110V档上会对电源造成伤害。


过流保护:当被保护线路负载增大,而产生大于1.4倍额定电流时,保护器延时后切断该线路。
系统认证:作为专业用户的整体解决方案,工作站需要进行整机系统认证,确保系统可以处理由双CPU,多个高速转动的磁盘及图卡产生的热量,确保电源可满足开机和高速转动的磁盘及图形卡的稳定电压的要求,保证产品在最苛刻的环境下也能够稳定运行。


电源功率:电源功率越小,机器所产生的热量就小,这样机器连续投影时间就长。为了使用安全,投影机里一般装有过热保护装置。


噪音和滤波:这项指标需要通过专业仪器才能直观量化判断,主要是220V交流电经过开关电源的滤波和稳压变换成各种低电压的直流电,噪音标志输出直流电的平滑程度,滤波品质的高低直接关系到输出直流电中交流分量的高低,也被称为波纹系数,这个系数越小越好。同时滤波电容的容量和品质也关系到电流有较大变动时电压的稳定程度。


电源管理:指如何将电源有效分配给系统的不同组件。电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。通过降低组件闲置时的能耗,优秀的电源管理系统能够将电池寿命延长两倍或三倍。


过压保护:当被保护线路的电源电压高于一定数值时,保护器切断该线路;当电源电压恢复到正常范围时,保护器自动接通。
阻抗(Impedance):注意与电阻含义的区别,在直流电(DC)的世界中,物体对电流阻碍的作用叫做电阻,但是在交流电(AC)的领域中则除了电阻会阻碍电流以外,电容及电感也会阻碍电流的流动,这种作用就称之为电抗,而我们日常所说的阻抗是电阻与电抗在向量上的和。


电源消耗管理:IEEE802.11还定义了MAC层的信令方式,通过电源管理软件的控制,使得移动用户能具有最长的电池寿命。电源管理会在无数据传输时使网络处于休眠(低电源或断电)状态,这样就可能会丢失数据包。为解决这一问题,IEEE802.11规定了AP应具有缓冲区去储存信息,处于休眠的移动用户会定期醒来恢复该信息。


回波损耗:在高频场合,反映行波在保护设备的过渡点处被反射的比例,在这一参数下可直接衡量,保护器件与系统的涌波阻抗的匹配程度,对于数据传输系统,为防止位错误,系统的回波损耗必须大于20dB。
最大放电电流(Imax):避雷器必须承受8/20波形的测试电流,而不引起损坏,保护器必须能承受2次这样的大电流。


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