科普直流電源特性和基本原理

      電源（stabilized voltage supply）是能為負載供給安穩的交流電或直流電的電子設備，包含交流穩壓電源和直流穩壓電源兩大類。當電網電壓或負載呈現瞬間不堅守時，穩壓電源會以10-30ms的響應速度對電壓幅值進行補償，使其安穩在±2%以內。當電網電壓或負載呈現瞬間不堅守時，穩壓電源會以10-30ms的響應速度對電壓幅值進行補償，使其安穩在±2%以內。

直流電源，是維持電路中形成穩恒電壓電流的裝置。如干電池、蓄電池、直流發電機等。

 定義

       直流電源有正、負兩個電極，正極的電位高，負極的電位低，當兩個電極與電路連通后，能夠使電路兩頭之間堅持穩定的電位差，然后在外電路中構成由正極到負極的電流。直流電源是一種能量轉化設備，它把其他辦法的能量轉化為電能供給電路，以堅持電流的穩恒活動。

直流電源的根本原理

       單靠水位凹凸之差不能堅持穩恒的水流，而借助于水泵繼續地把水由低處送往高處就能堅持必定的水位差而構成穩恒的水流。與此類似，單靠電荷所產生的靜電場不能堅持穩恒的電流，而借助于直流電源，就能夠利用非靜電效果（簡稱為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負極處經電源內部返回到電位較高的正極處，以堅持兩個電極之間的電位差，然后構成穩恒的電流。

        直流電源中的非靜電力是由負極指向正極的。當直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），因為電場力的推進，構成由正極到負極的電流。而在電源內部（內電路），非靜電力的效果則使電流由負極流到正極，然后使電荷的活動構成閉合的循環。

體現電源本身的一個重要特征量是電源的電動勢，它等于單位正電荷從負極經過電源內部移到正極時非靜電力所作的功。

       當電源的內電阻能夠忽略不計時，能夠以為電源的電動勢在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓。

       為了獲得較高的直流電壓，常將直流電源串聯運用，這時總電動勢為各電源的電動勢之和，總內阻也為各電源內電阻之和。因為內阻增大，一般只能用于所需電流強度較小的電路。為了獲得較大的電流強度，能夠將等電動勢的直流電源并聯運用，這時總電動勢即為單個電源的電動勢，總內阻為各電源內電阻的并聯值。

       直流電源的類型許多，不同類型的直流電源中，非靜電力的性質不同，能量轉化的進程也不同。在化學電池（例如干電池、蓄電池等）中，非靜電力是與離子的溶解和堆積進程相聯系的化學效果，化學電池放電時，化學能轉化為電能和焦耳熱在溫差電源（例如金屬溫差電偶、半導體溫差電偶）中，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相聯系的擴散效果，溫差電源向外電路供給功率時，熱能部分地轉化為電能。在直流發電機中，非靜電力是電磁感應效果，直流發電機供電時，機械能轉化為電能與焦耳熱。在光電池中，非靜電力是光生伏打效應的效果，光電池供電時，光能轉化為電能和焦耳熱

技術目標

    直流電源的技術目標分為兩種：一種是特性目標，包含允許輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調節范圍等；另一種是質量目標，用來衡量輸出直流電壓的安穩程度，包含穩壓系數（或電壓調整率）、輸出電阻（或電流調整率）、紋波電壓（周圍與隨機漂移）。

1） 穩壓系數及電壓調整率：穩壓系數是指在負載電流、環境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對改動引起輸出電壓的相對改動。電壓調整率是指輸入電壓相對改動為±10%時的輸出電壓相對改動量，穩壓系數和電壓調整率均說明輸入電壓改動對輸出電壓的影響，因而只需檢驗其中之一即可。

2） 輸出電阻及電流調整率：輸出電阻與放大器的輸出電阻相同，其值為當輸入電壓不變時，輸出電壓改動量與輸出電流改動量之比的絕對值。電流調整率：輸出電流從0變到最大值時所產生的輸出電壓相對改動值。輸出電阻和電流調整率均說明負載電流改動對輸出電壓的影響，因而也只需檢驗其中之一即可。

3）紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓重量。用示波器觀測其峰峰值一般為毫伏量級。也可用交流毫伏表丈量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有必定的過失。