科普直流电源特性和基本原理

      电源（stabilized voltage supply）是能为负载供给安稳的交流电或直流电的电子设备，包含交流稳压电源和直流稳压电源两大类。当电网电压或负载呈现瞬间不坚守时，稳压电源会以10-30ms的响应速度对电压幅值进行补偿，使其安稳在±2%以内。当电网电压或负载呈现瞬间不坚守时，稳压电源会以10-30ms的响应速度对电压幅值进行补偿，使其安稳在±2%以内。

直流电源，是维持电路中形成稳恒电压电流的装置。如干电池、蓄电池、直流发电机等。

 定义

       直流电源有正、负两个电极，正极的电位高，负极的电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两头之间坚持稳定的电位差，然后在外电路中构成由正极到负极的电流。直流电源是一种能量转化设备，它把其他办法的能量转化为电能供给电路，以坚持电流的稳恒活动。

直流电源的根本原理

       单靠水位凹凸之差不能坚持稳恒的水流，而借助于水泵继续地把水由低处送往高处就能坚持必定的水位差而构成稳恒的水流。与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能坚持稳恒的电流，而借助于直流电源，就能够利用非静电效果（简称为“非静电力”）使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以坚持两个电极之间的电位差，然后构成稳恒的电流。

        直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后，在电源外部（外电路），因为电场力的推进，构成由正极到负极的电流。而在电源内部（内电路），非静电力的效果则使电流由负极流到正极，然后使电荷的活动构成闭合的循环。

体现电源本身的一个重要特征量是电源的电动势，它等于单位正电荷从负极经过电源内部移到正极时非静电力所作的功。

       当电源的内电阻能够忽略不计时，能够以为电源的电动势在量值上近似地等于电源两极间的电位差或电压。

       为了获得较高的直流电压，常将直流电源串联运用，这时总电动势为各电源的电动势之和，总内阻也为各电源内电阻之和。因为内阻增大，一般只能用于所需电流强度较小的电路。为了获得较大的电流强度，能够将等电动势的直流电源并联运用，这时总电动势即为单个电源的电动势，总内阻为各电源内电阻的并联值。

       直流电源的类型许多，不同类型的直流电源中，非静电力的性质不同，能量转化的进程也不同。在化学电池（例如干电池、蓄电池等）中，非静电力是与离子的溶解和堆积进程相联系的化学效果，化学电池放电时，化学能转化为电能和焦耳热在温差电源（例如金属温差电偶、半导体温差电偶）中，非静电力是与温度差和电子的浓度差相联系的扩散效果，温差电源向外电路供给功率时，热能部分地转化为电能。在直流发电机中，非静电力是电磁感应效果，直流发电机供电时，机械能转化为电能与焦耳热。在光电池中，非静电力是光生伏打效应的效果，光电池供电时，光能转化为电能和焦耳热

技术目标

    直流电源的技术目标分为两种：一种是特性目标，包含允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量目标，用来衡量输出直流电压的安稳程度，包含稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（周围与随机漂移）。

1） 稳压系数及电压调整率：稳压系数是指在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对改动引起输出电压的相对改动。电压调整率是指输入电压相对改动为±10%时的输出电压相对改动量，稳压系数和电压调整率均说明输入电压改动对输出电压的影响，因而只需检验其中之一即可。

2） 输出电阻及电流调整率：输出电阻与放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压改动量与输出电流改动量之比的绝对值。电流调整率：输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对改动值。输出电阻和电流调整率均说明负载电流改动对输出电压的影响，因而也只需检验其中之一即可。

3）纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压重量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表丈量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有必定的过失。