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電源

2026-02-05

電源是將其它形式的能轉換成電能并向電路（電子設備）提供電能的裝置。
電源自"磁生電"原理，由水力、風力、海潮、水壩水壓差、太陽能等可再生能源，及燒煤炭、油渣等產生電力來源。
常見的電源是干電池（直流電）與家用的110V-220V 交流電源。

性能指標

優質的電源一般具有FCC、美國UL和中國長城等多國認證標志。這些認證是認證機構根據行業內技術規范對電源制定的專業標準，包括生產流程、電磁干擾、安全保護等，凡是符合一定指標的產品在申報認證通過后，才能在包裝和產品表面使用認證標志，具有一定的權威性。

工作原理

發電機能把機械能轉換成電能，干電池能把化學能轉換成電能。發電機、電池本身并不帶電，它的兩極分別有正負電荷，由正負電荷產生電壓（電流是電荷在電壓的作用下定向移動而形成的），電荷導體里本來就有，要產生電流只需要加上電壓即可，當電池兩極接上導體時為了產生電流而把正負電荷釋放出去，當電荷散盡時，也就荷盡流（壓）消了。干電池等叫做電源。通過變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設備叫做信號源。晶體三極管能把前面送來的信號加以放大，又把放大了的信號傳送到后面的電路中去。晶體三極管對后面的電路來說，也可以看做是信號源。整流電源、信號源有時也叫做電源。
電源是向電子設備提供功率的裝置，也稱電源供應器，它提供計算機中所有部件所需要的電能。電源功率的大小，電流和電壓是否穩定，將直接影響計算機的工作性能和使用壽命。
計算機電源是一種安裝在主機箱內的封閉式獨立部件，它的作用是將交流電通過一個開關電源變壓器換為5V，-5V，+12V，-12V，+3.3V等穩定的直流電，以供應主機箱內系統版，軟盤，硬盤驅動及各種適配器擴展卡等系統部件使用。通俗來講就是，一個電源壞了，另一個備份電源代替其供電。可以通過為節點和磁盤提供電池后援來增強硬件的可用性。HP 支持的不間斷電源（UPS），如 HP PowerTrust，可提防瞬間掉電。磁盤與供電電路的連接方式應使鏡像副本分別連接到不同的電源上。根磁盤與其相應的節點應由同一電源電路供電。特別是，群集鎖磁盤（當重組群集時用作仲裁器）應該有冗余電源，或者，它能由群集中節點之外的電源供電。HP 代表可提供關于群集的電源、磁盤和 LAN 硬件布局方面的詳細信息。許多磁盤陣列和其他架裝系統含有多個電源輸入，它們應部署為設備上的不同電源輸入連接到帶有兩個或三個電源輸入的獨立電路設備上，這樣，一般情況下，只要出現故障的電路不超過一個，系統就能繼續正常運行。因此，如果群集中的所有硬件有2個或3個電源輸入，則要求至少有三個獨立的電路，以確保群集的電路設計中沒有單點故障。發電機能把機械能轉換成電能，干電池能把化學能轉換成電能。發電機、電池本身并不帶電，它的兩極分別有正負電荷，由正負電荷產生電壓（電流是電荷在電壓的作用下定向移動而形成的），電荷導體里本來就有，要產生電流只需要加上電壓即可，當電池兩極接上導體時為了產生電流而把正負電荷釋放出去，當電荷散盡時，也就荷盡流（壓）消了。干電池等叫做電源。通過變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設備叫做信號源。晶體三極管能把前面送來的信號加以放大，又把放大了的信號傳送到后面的電路中去。晶體三極管對后面的電路來說，也可以看做是信號源。整流電源、信號源有時也叫做電源。
開關電源的工作過程相當容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態，在這兩種狀態中，加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的（在導通時，電壓低，電流大；關斷時，電壓高，電流小）/功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產生的損耗。
與線性電源相比，PWM開關電源更為有效的工作過程是通過"斬波"，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現的。脈沖的占空比由開關電源的控制器來調節。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數就可以增加輸出的電壓值。最后這些交流波形經過整流濾波后就得到直流輸出電壓。
控制器的主要目的是保持輸出電壓穩定，其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設計成與線性調節器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅動功率管之前要經過一個電壓/脈沖寬度轉換單元。開關電源有兩種主要的工作方式：正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應用場合下各有優點。

電源分類

普通電源

又可細分為：開關電源、逆變電源、交流穩壓電源、直流穩壓電源、DC/DC電源、通信電源、模塊電源、變頻電源、UPS電源、EPS應急電源、凈化電源、PC電源、整流電源、定制電源、加熱電源、焊接電源/電弧電源、電鍍電源、網絡電源、電力操作電源、適配器電源、線性電源、電源控制器/驅動器、功率電源、其他普通電源、參數電源、調壓電源、變壓器電源。

特種電源

特種電源又可細分為：岸電電源、安防電源、高壓電源、醫療電源、軍用電源、航空航天電源、激光電源、其他特種電源。
特種電源即特殊種類的電源。所謂特殊主要是由于衡量電源的技術指標要求不同于常用的電源，其主要是輸出電壓特別高，輸出電流特別大，或者對穩定度、動態響應及紋波要求特別高，或者要求電源輸出的電壓或電流是脈沖或其它一些要求。這就使得在設計及生產此類電源時有比普通電源有更特殊甚至更嚴格的要求。特種電源一般是為特殊負載或場合要求而設計的，它的應用十分廣泛。主要有：電鍍電解、陽極氧化、感應加熱、醫療設備、電力操作、電力試驗、環保除塵、空氣凈化、食品滅菌、激光紅外、光電顯示等。而在國防及軍事上，特種電源更有普通電源不可取代的用途，主要用于：雷達導航、高能物理、等離子體物理及核技術研究等。
1、雷達發射機用的高壓電源
在現代雷達發射機中，用行波管（TWT）作為微波功率放大器件占有很大的比例,作為高功率部分，它的可靠性與技術指標如何，對雷達發射機乃至整個雷達有著直接的影響。而支撐著行波管的高壓電源（系統）更顯得至為重要。開關電源技術作為一種高頻、高效電力電子技術，隨著電子元器件、產品的不斷更新，大功率器件的更新換代，大功率開關電源技術得到了發展。雷達行波管用高壓開關電源，可采用全橋諧振PWM調制方式，大功率開關器件采用先進的IGBT模塊及先進可靠的驅動電路，使得電源的整體性能良好，穩定度好，并且具有各種保護功能。
工作原理：將50Hz三相380V通過電網濾波器，經整流及濾波得到500多伏的直流電壓,供給串聯諧振變換器。由于本電源輸出高達20kV，為了減輕變壓器的設計難度以及減小高壓整流二極管的耐壓值、提高電源的可靠性，采用變壓器兩個次級分別全橋整流,然后疊加輸出。全橋變換器由四個IGBT、一個高頻變壓器及整流電路組成。控制電路提供兩對彼此絕緣、相位相差180°的脈沖輸入到IGBT驅動電路，控制IGBT的通斷。將直流電壓變換成為交變的20kHz脈沖電壓，經變壓器及全橋整流和濾波電路，得到幾十kV的電壓。
2、電子束焊機用大功率高壓電源
電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重復性好及熱變形量小的優點而廣泛應用于航空航天、原子能、國防及軍工、汽車和電氣電工儀表等眾多行業。電子束焊接的基本原理是電子槍中的陰極由于直接或間接加熱而發射電子，該電子在高壓靜電場的加速下通過電磁場的聚焦就可以形成能量密度極高的電子束，用此電子束去轟擊工件，巨大的動能轉化為熱量，使焊接處工件熔化，形成熔池，從而實現對工件的焊接。
高壓電源是設備的關鍵技術之一，它主要為電子槍提供加速電壓，其性能好壞直接決定電子束焊接工藝和焊接質量。電子束焊機用高壓電源與其它類型的高壓電源相比，具有不同的技術特性,技術要求主要為紋波系數和穩定度，紋波系數要求小于1%，穩定度為±1%，甚至紋波系數小于0.5%，穩定度為±0.5%，同時重復性要求小于0.5%。以上要求均根據電子束斑和焊接工藝所決定。電子束焊機用高壓電源的操作是必須與有關系統進行連鎖保護，主要有真空連鎖、陰極連鎖、閘閥連鎖、聚焦連鎖等，以確保設備和人身安全。高壓電源必須符合EMC標準，具有軟起動功能，防止突然合閘對電源的沖擊。
這種電源由于功率大（達30kW），輸出電壓高（150kV），工作頻率較高（20kHz），而對穩定精度、紋波及電壓調節率均有較高的要求。選用先進的三相全控可控整流技術、大功率高頻逆變器，用新型功率器件IGBT作為功率開關。三相全控可控整流和逆變器各自采用獨立的控制板，IGBT驅動采用進口厚膜驅動電路，加上輸入電網濾波器和平波電抗器及電容組成的濾波電路。使電源的功率變換部分具有較好的技術先進性和良好的功率變換性。
高壓部分：高壓變壓器磁芯采用最新的非晶態材料，采用獨特的高頻高壓繞制工藝，雙高壓變壓器疊加工作。先進的整流和合理的倍壓電路以及高壓均壓技術保證高壓電源的高壓部分穩定可靠，反饋及高壓指示信號用精密的分壓器，由高壓輸出端直接采樣，保證電源有很高的穩壓精度、電壓調整率和準確可信的高壓測量精度。采用合理的高壓濾波技術，保證電源有良好的紋波。高壓部分放在一個油箱內。
3、高壓脈沖電源
在雷達導航設備中，其發射部分一般都需要一高電壓、窄脈沖、不同重復頻率的強功率脈沖源。這種強功率脈沖源一般通過一個高壓電源將市電升為幾千伏至幾十千伏直流高壓，然后由一個調制器將直流高壓調制為所需脈寬及頻率的脈沖源以供發射管使用。
脈沖源主要由高壓電源及調制器部分組成，高壓電源采用開關穩壓電源，調制器采用半導體器件的固態調制器。
使用方給出的觸發脈沖是TTL電平的信號，應在輸入隔離變壓器前增加接口電路，此接口電路一是為了預放大TTL脈沖信號，二是為了與隔離變壓器匹配。為了達到隔離的目的，使用方可提供此接口電路的電源，制造方只需提出電源需求并在電路中設計相應的變換、濾波電路即可。
觸發脈沖經過脈沖變壓器隔離后經過預調器脈沖整形，功率放大后去觸發調制板和截尾板工作。由預調器產生的激勵脈沖經過變壓器隔離去驅動調制板的每一只場效應管，此時調制板導通高壓電源送到微波三極管的陽極，微波三極管的陰極電子開始發射，微波三極管將送入輸入端的小功率高頻信號放大成大功率的高頻信號。當脈沖結束時，由預調器產生的截尾脈沖去觸發截尾板，截尾板導通后將微波三極管的分布電容釋放，所以可以得到很好的脈沖后沿。

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