电源类型

在电气工程中，电源是将电能转换为所连接的电器所需的输出电压、电流和频率的装置。它将交流电转换为直流电，为各种电子设备（电脑、电视、打印机、路由器等）供电。有两种不同类型的电源：电压源（提供恒定电压）和电流源（提供恒定电流）。

电子设备的电源主要可分为线性和脉冲：

线性电路的设计相对简单，随着需要提供的电流增加而变得更加复杂，但它们的电压调节效率不高。

电源是许多设备不可或缺的一部分。一些主要类型是：

脉冲电源装置。 目前，大多数电源都是以开关电源的形式制造的。它们的优势主要是重量较轻。当固态控制和电源尚不可用时，使用更重、更耐用的变压器电源来实现低成本开关电源设计。
电脑电源。 计算机包含一个开关电源，可将来自配电网络的低交流电压（230 伏、50 赫兹）转换为计算机电路中使用的低电压（直流 3.3 伏、5 伏和 12 伏）。
网络适配器。 它是一种小型开关电源，其形状和尺寸类似于标准电源插头（例如手机充电器），用于 230 伏电源，可为特定电气或电子设备提供所需的低电压。交流适配器通常用于没有自己的内部电源的设备和电器。
焊接电源。 焊接电源提供高电流（通常为数百安培），使金属局部熔化并因此接合。以前，使用所谓的焊接变压器（带有专为高焊接电流设计的特殊电磁变压器），更现代的是电控焊接逆变器.

电源内阻

理想的电源作为电压源，无论连接的负载如何，始终提供相同的电压（即电源电压在不同的电流消耗下保持不变）。

但是，没有完美的来源，因为内阻真正的电源限制了可以流过电路的最大电流。

这种电源可以使用稳压器来提供稳定的输出电压，这是由压降（稳压器的输入和输出电压之间的差值）提供的。例子 - 开关稳压器

所以根据输出电压的好坏，电源分为：

变压器线性电源

经典的线性电源由以下元件组成：变压器、整流器、滤波器和稳压器。

线性电源原理图

首先，变压器将市电电压转换为降压电压，并提供电流隔离…将交流电转换为脉冲直流电的电路称为整流器（二极管桥电路用于整流），然后带有电容器和电感器的滤波器减少纹波。更多关于过滤器的信息—— 电源滤波器.

将电压调节或稳定到给定值是使用所谓的稳压器的结构晶体管.

电路中的晶体管充当可调电阻。在这一级的输出端，为了在波形上取得更大的稳定性，还有一个二级滤波级（虽然不一定，全看设计要求），可以是常规的电容。

在电源中，有那些提供给负载的电源是由晶闸管调节为负载提供所需的电压和功率。

德国实验室电源

现代线性电源

基本类型线性电源中的电压稳定是通过将一个特殊元件与一个电路并联来实现的，该电路由一个未调节的较高电压源通过一个合适的电阻器供电，该电阻器的电流 - 电压特性显示在所需的电流急剧增加电压。是这样的元素齐纳二极管，它在很宽的阈值电压范围内工作。

齐纳二极管电源的缺点是输出电压稳定性相对较低，电流范围相对较小，效率特别低，因为电能在串联电阻器和齐纳二极管本身中转化为热量。

现代线性源（通常以集成电路的形式）使用可变阻抗元件（线性模式晶体管），该元件由基于输出电压与内部参考电压（基于二极管）的直流电压之间的差异的反馈控制电路，但直流电流小）。

典型的线性电源是 78xx IC（例如 7805 是 5V 电压源）及其衍生产品。

这种线性电源的缺点是效率低（而且因为集成电路中的功率耗散随热量和冷却需求而变化），尤其是当输入和输出电压和大电流之间存在较大差异时。有时也不利的是输出电压总是低于输入电压。

优点在于它们的成本低、体积小、易于使用以及不受外部和电路中的干扰。

电气工程实验室的内置电源

开关电源

在脉冲电源中，使用场效应晶体管，它以相对较高的频率（数十 kHz 或更高）周期性地关闭并增加由线圈、电容器和二极管组合组成的电路的输入电压。通过这些元素的适当组合，可以实现电压降低和升高。

另一种类型的脉冲电源是带有变压器和后续二极管整流器的电源，它利用现代磁性材料（铁氧体）在高频下的优势特性（大电流时变压器尺寸更小，磁损耗更低） .通过改变频率，可以实现输出电压的变化。

因此，这种电源包括一个电路（通常采用集成电路的形式），该电路根据来自输出电压的反馈提供频率变化，以在变化的负载下提供稳定的输出电压。

由于开关电源使用方波电压和电流工作，因此它们通常会在很宽的频率范围内发射电磁波。因此，在创建和使用它们时，有必要遵守电磁兼容性 (EMC) 原则。

实验室设备

在车间或实验室中，精密电源用于测量、测试和故障排除。这些实验室电源转换、整流和调节电压以及输出电流，以便在不损坏被测设备的情况下进行测量。