電源中AC與DC理解

什么是AC與DC （以強(qiáng)電為例）

? ? ?AC 般是指交流電220~250V之間的電源的進(jìn)入電壓，一般只用做家用電器的進(jìn)入線，還有工業(yè)生產(chǎn)常用的380V（伏特）DC是指直流電源，一般常用的有3 0V，6 .0V，9 0V，12V等幾個(gè)常見(jiàn)電壓，電池和充電器最典型不過(guò)了，一般充電器輸出為4 5V左右，萬(wàn)能充的壓值更廣！

AC 是交流電源的英語(yǔ)縮寫(xiě)，DC是直流電源的英語(yǔ)縮寫(xiě)。

dc ac分別代表什么

1交流電有兩個(gè)方向，流出去再流回來(lái)，大小在不斷變化（照明電變化規(guī)律為正弦）用頻率可以表示交流電方向改變得快慢，用相位可以表示交流電輸電起始時(shí)間。所以電學(xué)中把幅度、頻率、相位稱(chēng)做交流電三要素，說(shuō)得真好，只有三個(gè)都說(shuō)上了，才能說(shuō)清楚一個(gè)交流電的特征。

2直流電只有一個(gè)方向，即：電流只能從正極流向負(fù)極。它的大小是穩(wěn)定的。因?yàn)榇笮》较虿蛔兓簿蜎](méi)有頻率和相位之說(shuō)了。看來(lái)直流電比較簡(jiǎn)單喲，呵呵。電壓是交直流都有的特征，直流電不一定就是低電壓，例如高壓直流送電系統(tǒng)。

我們所用的電有兩種類(lèi)型，即交流電和直流電。下面我用通俗性語(yǔ)言來(lái)講述一下。

1、從字面上理解其方向：

交流：想一想我們?nèi)耸窃趺唇涣鞯哪?？一個(gè)人說(shuō)話，眾人聽(tīng)那不叫交流，那是演講，兩人或兩人以上相互間有問(wèn)有答，有來(lái)有往才叫作交流。交流電就是如此，流出去再流回來(lái)有來(lái)有往，所以交流電有兩個(gè)方向，且沒(méi)有正負(fù)之分（其實(shí)是無(wú)法分辯，也只能在瞬時(shí)說(shuō)出其極性來(lái)）

直流：一直，徑直地流，永不回頭。直流電只從正極流向負(fù)極，所以直流電只有一個(gè)方向。

2、從比喻中理解其幅度

初學(xué)電子知識(shí)，會(huì)感到電過(guò)于抽象，所以我們可以把電與熟知的東西進(jìn)行比喻，因?yàn)殡娏髋c水流極其相似，因此我們可以把“電”當(dāng)做“水”，“電路”就等于“水路”。當(dāng)然我們也可以用其它東西來(lái)比喻。（詳見(jiàn)下文）

回想一下渠水在流動(dòng)的時(shí)候，我們站在渠的某處，水流過(guò)這里時(shí)水量的多少是不是隨時(shí)間不斷變化呀？一會(huì)兒多，一會(huì)兒少，其實(shí)電在流動(dòng)過(guò)程中也是這樣的。交流電的大?。ǚ龋┰诓粩嗟淖兓绷麟姡ū热?a href="http://m.makelele.cn/yuanqijian/dianchi/dianchishengchang/" target="_blank">干電池）的大小基本不變。

電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)里一般把幅度變化的電稱(chēng)為交流電，我們常提到的信號(hào)（比如聲音信號(hào)、圖像信號(hào)、溫度信號(hào)等等）就是交流電，。而把幅度和方向不變化的電稱(chēng)為直流電，它的用途是為電路提供能源（即供電）。

3、從思考中理解交流電的頻率

既然交流電的方向在不斷地變化（流出去又流回來(lái)），那么你知道它一秒鐘要流回來(lái)幾次呢？每秒（單位時(shí)間）多少次就是頻率（天下人都知道），電學(xué)中用Hz（赫茲）來(lái)表示，比如我國(guó)照明用電規(guī)定為50Hz，它的意思是導(dǎo)線中的交流電每秒要流出再流回50次。

4、從故事中理解交流電的相位

張三和李四都是發(fā)電廠的職工，某天張三于7：40：35啟動(dòng)A發(fā)電機(jī)開(kāi)始發(fā)電，而李四于7：40：36啟動(dòng)B發(fā)電機(jī)開(kāi)始發(fā)電，這兩組發(fā)電機(jī)都是220V交流發(fā)電機(jī)，且頻率均為50Hz，請(qǐng)你思考一下，如果我們?cè)?：41：00時(shí)分別測(cè)兩組發(fā)電機(jī)的電壓，大小一樣嗎？哪個(gè)大哪個(gè)小。

說(shuō)明：我國(guó)發(fā)電廠輸出的交流電變化規(guī)律如下，前0.005s之間電壓從0V開(kāi)始升高到220V，第二個(gè)0.005s又從220V降為0V，且這段時(shí)間（0.01s）電流向外流出，第三個(gè)0.005s仍然是從0V開(kāi)始升高到220V，第四個(gè)0.005s又從220V降為0V，不過(guò)在這段時(shí)間（0.01s）內(nèi)電流是流回，電學(xué)中把這流回的電記為負(fù)值，下一個(gè)0.005又向外流出……如此循環(huán)往復(fù)，這種規(guī)律在數(shù)學(xué)上稱(chēng)作正弦，所以這種交流電也就美名其曰：正弦交流電）

根據(jù)正弦規(guī)律和A、B發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)間先后，我們不難推算出，Ｂ發(fā)電機(jī)在700時(shí)與Ａ發(fā)電機(jī)輸出電壓不相等。

以上故事表明，兩根導(dǎo)線中交流電既使都是由２２０Ｖ、５０Ｈｚ的發(fā)電機(jī)供電，因發(fā)電時(shí)間不同，或其它原因造成某根導(dǎo)線輸電時(shí)間“提前”或“延誤”，都會(huì)使輸出電壓或電流不相等。電學(xué)中把這種輸電時(shí)間“提前”或“延誤”稱(chēng)為相位的超前或相位的滯后。

弱電的AC與DC（電源內(nèi)部的AC與DC）

讓我們首先回顧一下為什么選擇內(nèi)部電源。對(duì)于商業(yè)產(chǎn)品，消費(fèi)者不喜歡笨重的直插式“適配器”，但在低功率下，“壁疣”并不是什么大問(wèn)題，隨著技術(shù)的進(jìn)步，更多的功率被從更小的封裝中擠出，以至于適配器幾乎不比墻壁插頭本身大。使用外部電源也讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)師感到高興——危險(xiǎn)電壓被隔離在外部，使最終產(chǎn)品的安全認(rèn)證更加容易。

缺點(diǎn)是從適配器到產(chǎn)品的電纜長(zhǎng)度會(huì)降低電壓，可能需要在產(chǎn)品中使用額外的穩(wěn)壓器，并且通常沒(méi)有機(jī)會(huì)對(duì)電源進(jìn)行“智能”控制，例如關(guān)閉到“睡眠”模式或動(dòng)態(tài)調(diào)整的輸出電壓。另一個(gè)問(wèn)題是，整體來(lái)說(shuō) EMI 標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性仍然是最終產(chǎn)品制造商的責(zé)任，因此具有生產(chǎn)可變性和不確定電纜運(yùn)行的適配器必須包含在 EMC 測(cè)試中，可能會(huì)產(chǎn)生不一致的結(jié)果。出于這個(gè)原因，為了更容易安全著想 EMI 合規(guī)性，將直插式適配器內(nèi)部安裝到最終產(chǎn)品中并不為人所知。

在較高功率下，或者當(dāng)控制和功能很重要時(shí)，首選內(nèi)部或“設(shè)備”電源。應(yīng)該在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中盡早做出決定，因?yàn)橄到y(tǒng)電源工程師經(jīng)常抱怨（并且通常是合理的）他們必須采購(gòu)適合“任何剩余空間”的內(nèi)置電源。這可能導(dǎo)致成本和性能妥協(xié)，最壞的情況是需要定制解決方案，并帶來(lái)相關(guān)的延遲和風(fēng)險(xiǎn)。

安全、EMC 和環(huán)境的合規(guī)性是最重要的

內(nèi)置電源必須提供所需的電壓和電流，但還有許多其他考慮因素。也許最重要的是安全、EMC 和環(huán)境合規(guī)性——產(chǎn)品最終用途是這里的指南；不同的標(biāo)準(zhǔn)適用于一系列應(yīng)用：例如工業(yè)、家庭、測(cè)試和測(cè)量、醫(yī)療和樓宇自動(dòng)化。如果產(chǎn)品用于鐵路或軍事等專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)又有所不同。即使在應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，也存在差異——例如醫(yī)療中的患者或操作員環(huán)境。

一種趨勢(shì)是新的安全標(biāo)準(zhǔn)是“基于危險(xiǎn)的”，這迫使制造商額外考慮他們的產(chǎn)品如何被濫用；選擇內(nèi)部電源至少可以確保不會(huì)更換不合適的適配器。選擇正確的認(rèn)證非常重要且復(fù)雜，但如果沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)豐富的內(nèi)部合規(guī)工程師，信譽(yù)良好的電源供應(yīng)商通?？梢蕴峁椭?/p>

力學(xué)可能是下一個(gè)考慮因素，不僅僅是形狀和尺寸，還有連接器和冷卻裝置?！伴_(kāi)放式”電源很受歡迎，而且成本低廉，通常帶有可選的蓋子，如果技術(shù)人員在產(chǎn)品通電時(shí)可以內(nèi)部訪問(wèn)產(chǎn)品，則這些蓋子是必需的。另一種選擇是在接線板中常見(jiàn)的 DIN 導(dǎo)軌格式（圖 1）。

內(nèi)部電源產(chǎn)品通常具有用于交流輸入和輸出的螺釘端子或插入式連接器，通常為“Molex”型。在這種情況下，電纜、端子、保險(xiǎn)絲、開(kāi)關(guān)和任何機(jī)箱連接器都必須針對(duì)應(yīng)用進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)級(jí)和認(rèn)證。電源外部但產(chǎn)品內(nèi)部的交流輸入電纜很可能會(huì)接收到干擾，因此 EMI 測(cè)試可能表明需要在靠近電源入口的地方安裝另一個(gè)經(jīng)過(guò)認(rèn)證的機(jī)箱安裝濾波器。

需要特別注意；如果電源模塊連接器在產(chǎn)品內(nèi)部被拔下，在入口處仍然必須與設(shè)備機(jī)箱分開(kāi)接地，以防火線松動(dòng)。通常，所有接地連接都不得“可插拔”，除非斷開(kāi)連接器會(huì)同時(shí)完全從產(chǎn)品中移除帶電連接。如果不是這種情況，則必須通過(guò)“永久”固定進(jìn)行接地，該固定只能用工具松開(kāi)，并包括鎖緊墊圈或其他抗振技術(shù)。當(dāng)然，必須根據(jù)所應(yīng)用的安全標(biāo)準(zhǔn)遵守顏色編碼和接線規(guī)格，必要時(shí)使用電纜應(yīng)力消除裝置。

內(nèi)部電源的入口熔斷器應(yīng)仔細(xì)確定尺寸

通過(guò)有線 AC 連接到機(jī)箱連接器的內(nèi)部電源必須在入口處包括合適的單保險(xiǎn)絲或雙保險(xiǎn)絲（視情況而定）。請(qǐng)記住，最終產(chǎn)品交流保險(xiǎn)絲保護(hù)上游電纜和連接，而不是內(nèi)部電源，以防止短路和過(guò)載。當(dāng)然，它必須通過(guò)正常運(yùn)行電流并留有一定的浪涌余量，但它也應(yīng)該在機(jī)箱連接器和電源之間對(duì)地短路后保險(xiǎn)絲斷開(kāi)之前進(jìn)行額定，以使連接到最終產(chǎn)品的外部交流電纜不會(huì)過(guò)載供應(yīng)。即使外部電纜的額定電流非常高，保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嘀狄矐?yīng)低于任何上游保險(xiǎn)絲或斷路器，以避免導(dǎo)致多個(gè)電路斷開(kāi)的故障，即正確的保險(xiǎn)絲“協(xié)調(diào)” - 一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題在專(zhuān)業(yè)環(huán)境中（圖 2）。

冷卻考慮很重要；內(nèi)部電源可以是風(fēng)扇、自然對(duì)流或底板冷卻，具體取決于最終產(chǎn)品及其應(yīng)用。在某些環(huán)境（例如醫(yī)療環(huán)境）中，出于噪音原因，或者在難以更換的應(yīng)用中，可能會(huì)排除風(fēng)扇，但風(fēng)扇冷卻電源通常會(huì)比其他類(lèi)型的電源更小。如果選擇了風(fēng)扇冷卻供應(yīng)，則必須仔細(xì)確定進(jìn)氣和排氣路徑以避免空氣“死角”，特別是如果有其他系統(tǒng)風(fēng)扇在運(yùn)行。CUI 制造商在其產(chǎn)品的數(shù)據(jù)表中提供了推薦的氣流方向和風(fēng)扇尺寸；在將電源設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中時(shí)應(yīng)考慮這些因素（圖 3）。

應(yīng)考慮風(fēng)扇尺寸、方向和距離的建議，以避免空氣“死角”。（來(lái)源 CUI）

對(duì)流冷卻電源對(duì)方向敏感，應(yīng)在放置時(shí)考慮其他發(fā)熱組件，以避免相互過(guò)熱。制造商無(wú)法預(yù)測(cè)最終產(chǎn)品安排，因此將根據(jù)“工作”環(huán)境溫度對(duì)電源進(jìn)行評(píng)級(jí)。這是最終產(chǎn)品外殼內(nèi)的“本地”環(huán)境，它可能比外部溫度高很多，只有通過(guò)在定義的負(fù)載條件下在完整系統(tǒng)中進(jìn)行模擬和/或測(cè)量才能準(zhǔn)確知道。

底板冷卻電源也可用于密封外殼，并消除熱流路徑的不確定性。不過(guò)，確實(shí)需要有一個(gè)平坦的“冷墻”，電源有多個(gè)固定裝置?？赡苄枰谂c有機(jī)硅傳熱片的界面處使用導(dǎo)熱化合物，這是另一種可能性。

在確定電源大小及其冷卻要求時(shí)，有必要檢查所需的連續(xù)功率和峰值功率。有時(shí)，如果具有較高的浪涌額定功率并且負(fù)載是間歇性的，則可以使用更小、成本更低的電源。

DC與AC逆變器基本原理

DC/AC逆變器,DC/AC逆變器的基本原理是什么?

背景知識(shí)：

DC/AC逆變技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)換，可以從蓄電池、太陽(yáng)能電池等直流電能變換得到質(zhì)量較高的、能滿足負(fù)載對(duì)電壓和頻率要求的交流電能。DC/AC逆變技術(shù)在交流電機(jī)的傳動(dòng)、不間斷電源(UPS)、變頻電源、有源濾波器、電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償器等許多場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。

DC/AC逆變技術(shù)的基本原理是通過(guò)半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件(例如SCR,GTO，GTR,IGBT和功率MOSFET模塊等)的開(kāi)通和關(guān)斷作用，把直流電能變換成交流電能，因此是一種電能變換裝置。由子是通過(guò)半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的，因此轉(zhuǎn)換效率比較高。但轉(zhuǎn)換輸出的波形卻很差，是含有相當(dāng)多諧波成分的方波。而多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合要求逆變器輸出的是理想的正弦波，因此如何利用半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷的轉(zhuǎn)換，使逆變器輸出正弦波和準(zhǔn)正弦波就成了DC/AC逆變器技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)主要問(wèn)題。

基本原理：

常用逆變器主電路的基本形式有兩種分類(lèi)方法：按照相數(shù)分類(lèi)，可以分為單相和三相；按照直流側(cè)波形和交流側(cè)波形分類(lèi)，可以分為電壓型逆變器和電流型逆變器。具體如下：

DC/AC逆變器按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分，分為Buck型DC/AC逆變器，Boost型DC/AC逆變器，Buck-Boost型DC/AC逆變器。

1，Buck型DC/AC逆變器

Buck型DC/AC逆變器電路基本拓?fù)淙鐖D所示。

采用了兩組對(duì)稱(chēng)的Buck電路，負(fù)載跨接在兩個(gè)Buck變換器的輸出端，并以正弦的方式調(diào)節(jié)Buck變換器的輸出電壓，進(jìn)行DC/AC的變換。它包括直流供電電源Vm，輸出濾波電感L1和L2，功率開(kāi)關(guān)管S1-S4 。濾波電容C1和C2，續(xù)流二極管D1-D4，以及負(fù)載電阻R。通過(guò)滑?？刂疲馆敵鲭娙蓦妷篤1和V2隨參考電壓的變化而變化，從而使兩個(gè)Buck變換器各產(chǎn)生一個(gè)有相同直流偏置的正弦波輸出電壓，并且V1和V2在相位上互差180度。由于負(fù)載跨接在K和代的兩端，則DC/AC變換器的輸出電壓玲為如下式所示的正弦波，圖2所示即為逆變器的基本工作原理。

雖然有一個(gè)直流偏置電壓出現(xiàn)在負(fù)載的任一端，但負(fù)載兩端電壓為正負(fù)交變的正弦波電壓，并且其直流電壓為零。由于DC/AC變換器的輸出電流是正負(fù)交變的，因此要求電路中的Buck變換器的電流能雙向流通，如圖1所示電路由兩組雙向Buck變換器組成。一組電流雙向流通的Buck變換器可見(jiàn)圖3所示。凡與又是一對(duì)互補(bǔ)控制的開(kāi)關(guān)管，D1和D2為反并止極管。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合、S2打開(kāi)時(shí)，若電感電流方向?yàn)檎?，則電流流經(jīng)S1，若為負(fù)則電感電流經(jīng)D1續(xù)流。當(dāng)S1打開(kāi)、S2閉合時(shí)，若電感電流方向?yàn)檎瑒t電流經(jīng)D2續(xù)流，若為負(fù)則電感電流流經(jīng)S2。

2，Boost型AC/AC逆變器

Boost型DC/AC逆變器電路基本拓?fù)淙鐖D所示。采用了兩組對(duì)稱(chēng)的Boost電路，負(fù)載跨接在兩個(gè)Boost變換器的輸出端，并以正弦的方式調(diào)節(jié)Boost變換器的輸出電壓，進(jìn)行D/AC的變換。它包括直流供電電Vm，輸出濾波電感L1和L2，功率開(kāi)關(guān)管S1-S4，濾波電容C1和C2，續(xù)流二極管D1-D4，以及負(fù)載電阻R。通過(guò)滑?？刂疲馆敵鲭娙蓦妷篕和K隨參考電壓的變化而變化，從而使兩個(gè)Boost變換器各產(chǎn)生一個(gè)有相同直流偏置的正弦波輸出電壓，并且V1和V2在相位上互差180度。獲得的輸出電壓為V0 = V1-V2，是一個(gè)正弦電壓。