電子產(chǎn)品檢修技術(shù)-電源應(yīng)用知識

電源應(yīng)用知識學(xué)習(xí)目標(biāo)了解幾種常見的電子產(chǎn)品電源的類別、原理及相互之間的區(qū)別，并掌握其應(yīng)用場合，學(xué)會分析相關(guān)電源應(yīng)用電路。學(xué)習(xí)重點(diǎn)電子產(chǎn)品電源的工作原理及特點(diǎn)。問題思考（1）電子產(chǎn)品電源有哪幾種常見的類型？（2）與串聯(lián)型穩(wěn)壓電源相比，開關(guān)穩(wěn)壓電源有何特點(diǎn)？（3）直流充電電源有哪些注意事項(xiàng)？學(xué)習(xí)項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容1.1交流電源1.2直流穩(wěn)壓電源1.3開關(guān)穩(wěn)壓電源1.4直流充電電源1.1交流電源按能源的基本形態(tài)分類，能源可分為一次能源和二次能源。一次能源，即天然能源，指在自然界存在的能源，如煤炭、石油、天然氣、水能等

。二次能源是指由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品，如電力、煤氣、蒸汽及各種石油制品等。交流電源:指電流大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電源。三相交流電在發(fā)電、輸配電以及電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能等方面都有明顯的優(yōu)越性，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。三相電中的一根火線和零線之間就構(gòu)成了單相交流電。一、電源作用及定義問題1電子產(chǎn)品離不開電能驅(qū)動，電能由誰提供？電源作用：向負(fù)載提供電能。PC機(jī)對電源有何要求？電壓、功率問題2什么叫電源？電子產(chǎn)品將電能轉(zhuǎn)化為我們所需要的功能，如空調(diào)消耗電能后將房間溫度保持合適的范圍。電能來自電源，什么叫電源呢？電池電源直流電源直流和交流電源單相交流電源三相交流電源帶中性線三相交流電源二、電子產(chǎn)品的電源類型根據(jù)電源性質(zhì)不同，可將電源分為交流電源和直流電源兩大類。交流電源:指電流大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電源。發(fā)明者是特斯拉。常用的有50Hz、220V單相交流市電，50Hz、380V三相交流電等。直流電源：指電流方向始終不變的電源。發(fā)明者是愛迪生。常用的有蓄（干）電池，將交流市電轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備所需要的直流穩(wěn)壓電源等。1．電壓波形為正弦波交流電頻率規(guī)定為50Hz，波形為正弦曲線（角頻率為ω、初相位為φ，額定電壓U為220V。2.電壓有效值和峰值關(guān)系有效值也叫均方根值，正弦交流電有效值是峰值的0.707倍。例如，城市生活用電220V是有效值（萬用電表交流電壓檔所測值），而其峰值約為311V。問題1單相交流電源有何特點(diǎn)？（1）有功功率有功功率是指正弦交流電在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率，可用下式計(jì)算

式中，U為電壓有效值，I為電流有效值，cosφ為功率因數(shù)。有功功率的單位是瓦（W）。3.有功功率、無功功率和視在功率有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。問題2如何計(jì)算交流電的有功功率？（2）無功功率無功功率是正弦交流電在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率，可用下式計(jì)算

式中，U為電壓有效值，I為電流有效值，φ為初相位。無功功率的單位是乏（Var）。無功功率是用來建立和維持電磁場的電功率，由于它對外不做功，所以稱為無功功率，但絕不是無用功率。對于感性或容性的用電設(shè)備，必須提供無功功率。如電風(fēng)扇，除了提供有功功率外，還需提供建立旋轉(zhuǎn)磁場所需的無功功率。問題3如何計(jì)算交流電的無功功率？（3）視在功率視在功率是正弦交流電在一個(gè)周期內(nèi)的平均功率，可用下式計(jì)算

式中，U為電壓有效值，I為電流有效值，P為有功功率，Q為無功功率。視在功率的單位是伏安（VA）。視在功率是為了確保網(wǎng)絡(luò)能正常工作，外電路需要傳給網(wǎng)絡(luò)的總電功率。對于純阻性網(wǎng)絡(luò)，視在功率等于有功功率；對于非純電阻網(wǎng)絡(luò)，視在功率大于有功功率。問題4如何計(jì)算交流電的視在功率？三、使用前準(zhǔn)備●確定電源電壓與負(fù)載額定電壓相一致●確定電源提供的功率不低于負(fù)載額定功率●確定電源插座與負(fù)載電源插頭相匹配123負(fù)載功率過大四、負(fù)載與電源連接●單相兩線式：火線L、零線N●單相三線式：火線L、零線N、地線PE12五、變壓器升降壓問題5負(fù)載電壓與電源電壓不同時(shí)怎么辦？

發(fā)電廠10.5kV輸電線220kV升壓儀器12V降壓電源220VP入＝P出●變壓器輸出電壓與匝數(shù)成正比●選擇合適變壓器使輸出電壓等于負(fù)載電壓、輸入電壓等于電源電壓●變壓器功率大于負(fù)載額定功率六、隔離變壓器問題6當(dāng)負(fù)載對安全、抗干擾要求較高時(shí)怎么辦？隔離變壓器可以是1：1變比或者其它變比的專用變壓器。它屬于安全電源，一般用來機(jī)器維修、保養(yǎng)或者提高抗干擾時(shí)使用，起保護(hù)、防雷、濾波等作用。隔離變壓器工作原理和普通變壓器相同，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同；它的原、副繞組之間加置了靜電屏蔽層，以獲得高的抗干擾性。負(fù)載220V38:22電源380V負(fù)載220V1:1電源220V七、電容降壓電源除變壓器降壓外，還可使用電感或電容來降壓，且它們的損耗都比電阻降壓小很多。電感降壓適用于電流較大的場合，如降壓起動，電感式風(fēng)扇調(diào)速；電容降壓適用于電流較小的場合，它的輸出電壓通?？稍趲追綆资?，如小型充電器。在電容降壓電路中，容抗Xc=1/(2π?C1）=4683Ω，通過R2電流=Iz+U2/R3=10+6.757/0.2=43.785mA；電容C1的電壓降為4683×0.043785=205V與C1并聯(lián)電阻R1為電容C1提供釋放剩余電量通道，起保護(hù)電容作用。八、電容降壓的注意事項(xiàng)注意以下幾點(diǎn)：1.根據(jù)負(fù)載電流大小來選取適當(dāng)?shù)碾娙?，而不是依?jù)負(fù)載電壓來選擇電容。2.必須采用無極性電容，而且電容耐壓在400V以上,最好是鐵殼油浸電容。3.電容降壓電源不適合變化負(fù)載、容性負(fù)載及感性負(fù)載。電容降壓電源，通常用于低成本非隔離的小電流電源，所能提供的電流大小正比于電容容量。九、三相交流電源問題7單相電源和三相電源有何關(guān)系？三相發(fā)電是交流發(fā)電效率最高、輸電最經(jīng)濟(jì)的方式，因而得到廣泛應(yīng)用。三相交流電源，是由三個(gè)頻率相同、振幅相等、相位依次互差120°的單相交流電勢組成的電源。三相電有3根火線和1根零線；任一根火線和零線就構(gòu)成單相電?；鹁€之間的電壓為380V，任一火線和零線之間電壓為220V。

1.三相電的電壓波形是相位差為120°的3個(gè)正弦波三相交流電的特點(diǎn)正弦波的最大值是有效值的√2倍發(fā)電機(jī)內(nèi)部三個(gè)繞組按空間相差120°均勻分布，這樣，發(fā)電時(shí)就可產(chǎn)生初相位相差120°的三個(gè)單相交流電。由于各繞組中流過電流存在一個(gè)時(shí)間差，這樣就不需要六條導(dǎo)線來輸電，只要將三個(gè)繞組按“?”聯(lián)接就用三條導(dǎo)線來輸電，將三個(gè)繞組按“Y”聯(lián)接就用四條導(dǎo)線來供電。2.三相發(fā)電只需要三根輸電線、四根供電線三相交流電的特點(diǎn)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為:10MW以下一般6kV左右,50-100MW10.5kV,300MW18kV。為降低線路損耗，必須升高電壓，使用時(shí)必須降至合適的電壓。3.三相交流電的發(fā)電、輸電到供電的過程4.電力變壓器將10kV高壓（3線）轉(zhuǎn)化為380V/220V電壓（4線）5.電力變壓器的次級繞組有星形、三角形兩種連接與供電方式（1）星形連接：可用于三相負(fù)載和單相負(fù)載；（2）三角形連接只適用三相對稱負(fù)載。

6.星形聯(lián)接三相四線制供電線路總的有功功率等于每相電的有功功率之和，三相對稱負(fù)載的總的有功功率為：

7.三角形聯(lián)接三相三線制供電線路總的有功功率等于每相電的有功功率之和，三相對稱負(fù)載的總的有功功率為：8.金屬外殼保護(hù)接地將電氣設(shè)備的外殼與大地相連保持零電位，這種接地方式稱為保護(hù)接地。保護(hù)接地裝置的接地電阻應(yīng)不大于4Ω，接地體可以是埋入地下2.5m及以下的鋼管或角鋼。9.安裝漏電保護(hù)器當(dāng)發(fā)生漏電（觸點(diǎn)）事故時(shí)，及時(shí)切斷電源，保護(hù)人身財(cái)產(chǎn)安全。選擇三相四線漏電斷路器（漏電保護(hù)器）時(shí)：其額定電壓、額定電流、短路分?jǐn)嗄芰?、額定漏電電流、分?jǐn)鄷r(shí)間應(yīng)滿足被保護(hù)供電線路和電氣設(shè)備的要求。10.安裝自動重合閘用電保護(hù)器具有短路、漏電、過壓、欠壓、過載保護(hù)功能，故障消除后能自動重合閘（重合次數(shù)可設(shè)置）。瞬時(shí)性故障多數(shù)由雷電閃絡(luò)、大風(fēng)引起的碰線、鳥害和樹枝等引起，等這些故障自行消除后，就能恢復(fù)供電，從而減少停電時(shí)間。11.安裝防雷保護(hù)器SPD三相TN-S電源防雷保護(hù)器（SPD）CZLB-160/440/4P，標(biāo)稱放電電流80kA/相。29組成框圖濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負(fù)載OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動電壓合適的交流電壓濾波穩(wěn)壓1.2直流穩(wěn)壓電源30一、整流電路半波整流

to

2

3

u2

to

2

3

uOＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–31橋式整流電路簡化畫法+uo

RLio~+u2

整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~32二、濾波電路電容濾波V導(dǎo)通時(shí)給C充電,V截止時(shí)C向RL放電

濾波后uo

的波形變得平緩,平均值提高。電容充電電容放電RLV1V4V3V2ioC~

+

uo=uc

+u

通常取

UO=1.2U2RC越大UO越大為獲得良好濾波效果,一般取:33常見濾波電路最簡單的穩(wěn)壓電路是利用穩(wěn)壓二極管在反向擊穿情況下的穩(wěn)壓特性，將負(fù)載并聯(lián)在穩(wěn)壓管兩端，只要保證穩(wěn)壓管處于反向擊穿穩(wěn)壓狀態(tài)又不損壞，在負(fù)載兩端就能夠得到穩(wěn)定的直流電壓。（一）穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路三、穩(wěn)壓電路uR穩(wěn)壓過程：基本不變UO↓→IZ↓→IR↓→UR↓→UO↑。izuz0UZIZIZM當(dāng)IL=ILM，U’o=U’omin時(shí)穩(wěn)壓管中流過的電流最小，但要求大于IZ即：

當(dāng)IL=ILm，U’o=U’omax時(shí)穩(wěn)壓管中流過的電流最大，但要求小于

IZM，即因此，限流電阻的取值范圍為：（一）穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路（二）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)式穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。UI+_+_UOUZFUORL調(diào)整元件取樣電路比較放大基準(zhǔn)電壓+UV-+_+_（整流輸出）一種實(shí)際的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓原理：U0UB2UBE2=（UB2-UZ）U0當(dāng)UI增加或輸出電流減小使U0升高時(shí)UC2UB1=UC2R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2UC2=UB1（二）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（三）集成穩(wěn)壓器CW7800系列(正電源)CW7900系列(負(fù)電源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V1）三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器輸出電流78M××/79M××—輸出電流500mA78××/79××—輸出電流1.5A輸出電壓CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND塑料封裝金屬封裝312基本應(yīng)用電路Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33

F0.1

F100

FRL防止輸入端短路時(shí)C3反向放電損壞穩(wěn)壓器抵消輸入長接線的電感效應(yīng)，防止自激改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng),消除高頻噪聲78系列應(yīng)用電路2）三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器CW117/217/317系列（正電源）CW137/237/337系列（負(fù)電源）工作溫度CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C基準(zhǔn)電壓1.25V輸出電流L型—輸出電流100mAM型—輸出電流500mACW117123UIUOADJCW137123UIUOADJCW117應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1

F10

F33

FR1R2C4IOIQIIREF0.1

FV1V2V2防止輸出端短路時(shí)C2通過調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器UREF=1.25V使UREF很穩(wěn)定R1=

UREF/

IQ=125

靜態(tài)電流IQ(約10mA)從輸出端流出,RL開路時(shí)流過R1R2=

02.2k

時(shí)，IREF

50

AUO=

1.2524V近年來開關(guān)電源逐漸在各電子領(lǐng)域得到應(yīng)用，實(shí)踐證明它比線性電源有更多的優(yōu)越性。1.3開關(guān)穩(wěn)壓電源節(jié)約能源開關(guān)電源的調(diào)整晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，因此開關(guān)晶體管的功率損耗很小，效率可以大大提高，其效率通常在70%---95%之間。節(jié)省原材料開關(guān)電源常采用電網(wǎng)交流電直接整流，淘汰了體積較大的工頻變壓器，因而節(jié)省了大量的鋼材和銅材。同時(shí)也減小了體積和重量。穩(wěn)壓范圍寬開關(guān)電源根據(jù)應(yīng)用要求，可以做到在輸入85---265V范圍內(nèi)輸出電壓穩(wěn)定，且始終保持電路的高效率?？煽堪踩陂_關(guān)電源電路中，根據(jù)要求可以加入各種保護(hù)電路，如：過流、過壓、短路等保護(hù)，使電路運(yùn)行特別可靠。濾波容量小由于開關(guān)電源的頻率高，濾波器的容量可以大大減小。一、開關(guān)電源的組成

當(dāng)市電進(jìn)入電源后，先經(jīng)過扼流線圈和電容濾波去除高頻雜波和干擾信號，然后經(jīng)過整流和濾波得到高壓直流電。接著通過開關(guān)電路把直流電轉(zhuǎn)為高頻脈動直流電，再送高頻開關(guān)變壓器降壓。然后濾除高頻交流部分，這樣最后輸出供設(shè)備使用相對純凈的低壓直流電。二、開關(guān)電源的工作原理如果電網(wǎng)電壓不穩(wěn)使輸出直流電壓Uo增大，經(jīng)光電耦合器隔離，誤差放大器A的同向輸入端電壓減小，其輸出電壓減小。該電壓（Uc+）與角波(Uc-)比較結(jié)果，會使其輸出電壓（UG）的占空比減小，從而使VMOS導(dǎo)通時(shí)間減少，截止時(shí)間增加。經(jīng)二次整流后取出方波的平均值（Uo）將隨之減小,這就是開關(guān)電源的穩(wěn)壓原理。三、

串聯(lián)型開關(guān)電源的工作原理（1）首次上電，由啟動電路使V管導(dǎo)通。（2）正反饋電路（L2、R、C1）使V管由導(dǎo)通進(jìn)入飽和。（3）正反饋電路中，隨著C1充電使V管由飽和變?yōu)榻刂?。?）行逆程脈沖觸發(fā)V管由截止變?yōu)閷?dǎo)通。（5）過壓保護(hù)。四、并聯(lián)型開關(guān)電源的工作原理（1）首次上電，300V電壓經(jīng)啟動電路使V管微導(dǎo)通（2）正反饋電路使V管由微導(dǎo)通進(jìn)入飽和導(dǎo)通。（3）V管導(dǎo)通時(shí)間的控制。（4）V管由截止變?yōu)閷?dǎo)通的控制。（5）L1儲能向負(fù)載供電。五、集成開關(guān)穩(wěn)壓器CW4960/CW4962是將調(diào)整管集成在芯片內(nèi)部的串聯(lián)型集成開關(guān)穩(wěn)壓器，只需少量外圍元件就能構(gòu)成穩(wěn)壓電路。CW4960額定輸出電流為2.5A，過流保護(hù)電流為3～4.5A，它采用單列7腳封裝形式，如圖(a)所示。CW4962額定輸出電流為1.5A，過流保護(hù)電流2.5～3.5A，它采用雙列直插式16腳封裝，如圖(b)所示。CW4960/CW4962典型應(yīng)用電路如圖所示，其最大輸入電壓為50V，輸出電壓范圍為5.1～40V連續(xù)可調(diào)，變換效率為90%，額定輸出電流由芯片決定。輸入端所接電容C1可以減小輸出電壓的紋波，R1、R2為取樣電阻，輸出電壓為：

一、常用充電電池電池是一種化學(xué)電源，通常分為一次電池和二次電池。一次電池是一次性應(yīng)用的電池，二次電池是可多次反復(fù)使用的電池，即可充電電池和蓄電池。目前經(jīng)常使用的充電電池有：鉛酸電池(LA)、鎘鎳電池(NiCd)、鎳氫電池(NiMH)和鋰離子電池(Li-ion)等。小型充電器主要指的是對鎘鎳電池(NiCd)、鎳氫電池(NiMH)、鋰離子電池(Li-ion)三種類型電池充電。1.4直流充電電源蓄電池是一種可逆的低壓電源，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，也能將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。二、蓄電池充電方法充電電池充電的常用方法，分有常規(guī)和快速兩種常見的方式。1）常規(guī)充電--恒流充電在充電過程中，充電電流恒定不變（通過調(diào)整電壓，保證電流不變）。

恒流充電的優(yōu)點(diǎn)為：充電電流可任意選擇，有益于延長蓄電池壽命，可用于初充電和去硫化充電。

恒流充電的缺點(diǎn)是充電時(shí)間長，且需要經(jīng)常調(diào)整充電電流。2）常規(guī)充電—階段充電兩階段充電法，在第一階段用較大電流