移动硬盘的电源适配器是什么?是变压器吗?

核心提示简单点说就是一个给〔移动硬盘盒〕内的硬盘供电的电源!一般是一个5V的开关稳压电源!也有少数是用的变压器,通过整流滤波稳压,才输出5V的电压!下面是开关电源的说明:开关电源是利用现代电力技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电

简单点说就是一个给〔移动硬盘盒〕内的硬盘供电的电源!

一般是一个5V的开关稳压电源!

也有少数是用的变压器,通过整流滤波稳压,才输出5V的电压!

下面是开关电源的说明:

开关电源是利用现代电力技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术也在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广阔的发展空间。

开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

开关电源的分类

人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。

2.1DC/DC变换

DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路由以下几类:

(1)Buck电路——降压斩波器,其输出平均电压

U0小于输入电压Ui,极性相同。

(2)Boost电路——升压斩波器,其输出平均电压

U0大于输入电压Ui,极性相同。

(3)Buck-Boost电路——降压或升压斩波器,其

输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电感传输。

(4)Cuk电路——降压或升压斩波器,其输出平均电

压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电容传输。

当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密度为(6.2、10、17)W/cm3,效率为(80~90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列,其开关频率为(200~300)kHz,功率密度已达到27W/cm3,采用同步整流器(MOS?FET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。

2.2AC/DC变换

AC/DC变换是将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为“整流”,功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的,同时因遇到安全标准(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、、FCC、CSA),交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制AC/DC电源体积的小型化,另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题难度加大,也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求,由于同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作损耗增大,限制了AC/DC变换器模块化的进程,因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。

AC/DC变换按电路的接线方式可分为,半波电路、全波电路。按电源相数可分为,单相、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

开关电源的选用

开关电源在输入抗干扰性能上,由于其自身电路结构的特点(多级串联),一般的输入干扰如浪涌电压很难通过,在输出电压稳定度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优势,其输出电压稳定度可达(0.5~1)%。开关电源模块作为一种电力电子集成器件,在选用中应注意以下几点:

3.1输出电流的选择

因开关电源工作效率高,一般可达到80%以上,故在其输出电流的选择上,应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流,以使被选用的开关电源具有高的性能价格比,通常输出计算公式为:

Is=KIf

式中:Is—开关电源的额定输出电流;

If—用电设备的最大吸收电流;

K—裕量系数,一般取1.5~1.8;

3.2接地

开关电源比线性电源会产生更多的干扰,对共模干扰敏感的用电设备,应采取接地和屏蔽措施,按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制,开关电源均采取EMC电磁兼容措施,因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源,将其FG端子接大地或接用户机壳,方能满足上述电磁兼容的要求。

3.3保护电路

开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能,故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块,并且其保护电路的技术参数应与用电设备的工作特性相匹配,以避免损坏用电设备或开关电源。

开关电源技术的发展动向

开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn?Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度(Bs)下获得高的磁性能,而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新,实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术,并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标,美国的开关电源生产商通过降低运行电流,降低结温等措施以减少器件的应力,使得产品的可靠性大大提高。

模块化是开关电源发展的总体趋势,可以采用模块化电源组成分布式电源系统,可以设计成N+1冗余电源系统,并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点,若单独追求高频化其噪声也必将随着增大,而采用部分谐振转换电路技术,在理论上即可实现高频化又可降低噪声,但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题,故仍需在这一领域开展大量的工作,以使得该项技术得以实用化。

电力电子技术的不断创新,使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度,就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献。

可逆直流调速系统有哪两种实现方法,各有什么特点

直流放大器常用于测量仪表。在高精度电位测量和生物电与物理电测量中(见生物医学核电子仪器),电信号往往很弱,而且变化缓慢,含有直流成分,经放大

直流放大器

后才便于检测、记录和处理。此外,在许多情况下,被测信号源的内阻高,要求放大器具有高增益和高输入阻抗。具有这种特性的直流放大器也适合用作运算放大器。

直接耦合的晶体管或电子管放大器都可作为直流放大器。这类放大器也靠直流电源供电。当无信号输入时,理想的直流放大器的输出电位应该是零、或者是一个称之为放大器直流零点的参考电位。但是实际上,由于电源电压的波动和诸如温度等环境因素的改变,以及电子元件、器件的老化,这个参考电位会随放大器特性参数的改变而发生变化。这样,放大器的输出中就不可避免地含有一个称为零点漂移的不固定误差。在多级放大器直接耦合的情况下,前级的零点漂移会被后面各级渐次放大,结果便会与被放大的有用信号相混淆,影响放大器的性能。最大限度地克服零点漂移,是直流放大器设计中的一个重要目标。

直流放大器的类型很多。直接耦合的单管放大器是最简单的一种。这种放大器的缺点是零点漂移大。利用成对晶体管或场效应晶体管构成的差分放大器是一种零点漂移较小的直流放大器,常用于集成运算放大器的输入级和中间级。在测量仪器中还常用斩波式直流放大器。

双通道斩波式直流放大器的原理图。它由斩波通道、高频通道和主放大器三部分组成。被测信号中的直流分量(包括缓变分量)和高频分量,分别经斩波通道和高频通道处理后由主放大器相加。经过斩波通道的信号在被放大之前,先被“斩切”成方波,经交流放大以后再由解调器恢复为直流。交流放大器和低通滤波器不会产生零点漂移,只要斩波器的“通”、“断”不引入残存电压和漏电流,整个放大器基本上不会产生零点漂移。高频通道使信号频率较高的分量直接经主放大器输出,能起补偿和加宽频带的作用。斩波器的好坏对直流放大器的性能影响很大。早期的机械振子斩波器具有理想的开关特性,但工作频率只有几百赫,而且寿命短。现代的以场效应晶体管为主构成的斩波器具有良好的性能,得到了广泛的应用。

斩波式直流放大器作为运算放大器,曾在模拟计算机中发挥过重要作用,后来主要用于高精度的测试系统。集成式运算放大器可以直接用于线性直流放大,使用比较广泛。

直流调速用可控直流电源

改变电枢电压调速是直流调速系统采用的主要方法,调节电枢供电电压或者改变励磁磁通,都需要有专门的可控直流电源,常用的可控直流电源有以下三种:

(1)旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机组成机组,以获得可调的直流电压。

(2)静止可控整流器。用静止的可控整流器,如汞弧整流器和晶闸管整流装置,产生可调的直流电压。

(3)直流斩波器或脉宽调制变换器。用恒定直流电源或不可控整流电源供电,利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。

下面分别对各种可控直流电源以及由它供电的直流调速系统作概括性介绍。

静止可控整流器

从20世纪50年代开始,采用汞弧整流器和闸流管这样的静止变流装置来代替旋转变流机组,形成所谓的离子拖动系统。离子拖动系统克服旋转变流机组的许多缺点,而且缩短了响应时间,但是由于汞弧整流器造价较高,体积仍然很大,维护麻烦,尤其是水银如果泄漏,将会污染环境,严重危害身体健康。因此,应用时间不长,到了20世纪60年代又让位给更为经济可靠的晶闸管整流器。

1957年,晶闸管问世,它是一种大功率半导体可控整流元件,俗称可控硅整流元件,简称“可控硅”,20世纪60年代起就已生产出成套的晶闸管整流装置。晶闸管问世以后,变流技术出现了根本性的变革。目前,采用晶闸管整流供电的直流电动机调速系统(即晶闸管-电动机调速系统,简称V-M系统,又称静止Ward-Leonard系统)已经成为直流调速系统的主要形式。图8.1所示是V-M系统的原理框图,图中V是晶闸管可控整流器,它可以是任意一种整流电路,通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位,从而改变整流输出电压平均值 ,实现电动机的平滑调速。和旋转变流机组及离子拖动变流相比,晶闸管整流不仅在经济性和可靠性上都有很大提高,而且在技术性能上显示出很大的优越性。晶闸管可控整流器的功率放大倍数大约在 ,控制功率小,有利于微电子技术引入到强电领域;在控制作用的快速性上也大大提高,有利于改善系统的动态性能。但是,晶闸管整流器也有它的缺点,主要表现在以下方面:

(1)晶闸管一般是单向导电元件,晶闸管整流器的电流是不允许反向的,这给电动机实现可逆运行造成困难。必须实现四象限可逆运行时,只好采用开关切换或正、反两组全控型整流电路,构成V-M可逆调速系统,后者所用变流设备要增多一倍。

(2)晶闸管元件对于过电压、过电流以及过高的du/dt和di/dt十分敏感,其中任一指标超过允许值都可能在很短时间内元件损坏,因此必须有可靠的保护装置和符合要求的散热条件,而且在选择元件时还应保留足够的余量,以保证晶闸管装置的可靠运行。

(3)晶闸管的控制原理决定了只能滞后触发,因此,晶闸管可控制整流器对交流电源来说相当于一个感性负载,吸取滞后的无功电流,因此功率因素低,特别是在深调速状态,即系统在较低速运行时,晶闸管的导通角很小,使得系统的功率因素很低,并产生较大的高次谐波电流,引起电网电压波形畸变,殃及附近的用电设备。如果采用晶闸管整流装置的调速系统在电网中所占容量比重较大,将造成所谓的“电力公害”。为此,应采取相应的无功补偿、滤波和高次谐波的抑制措施。

(4)晶闸管整流装置的输出电压是脉动的,而且脉波数总是有限的。如果主电路电感不是非常大,则输出电流总存在连续和断续两种情况,因而机械特性也有连续和断续两段,连续段特性比较硬,基本上还是直线;断续段特性则很软,而且呈现出显著的非线性。

图8.1 晶闸管-电动机调速系统原理框图(V-M系统)

直流斩波器或脉宽调制变换器

直流斩波器又称直流调压器,是利用开关器件来实现通断控制,将直流电源电压断续加到负载上,通过通、断时间的变化来改变负载上的直流电压平均值,将固定电压的直流电源变成平均值可调的直流电源,亦称直流-直流变换器。它具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点,现广泛应用于地铁、电力机车、城市无轨电车以及电瓶搬运车等电力牵引设备的变速拖动中。

图8.2为直流斩波器的原理电路和输出电压波型,图中VT代表开关器件。当开关VT接通时,电源电压U。加到电动机上;当VT断开时,直流电源与电动机断开,电动机电枢端电压为零。如此反复,得电枢端电压波形如图2.5(b)所示。

图8.2 直流斩波器原理电路及输出电压波型

(a)原理图 (b)电压波型

这样,电动机电枢端电压的平均值为:

(8.1)

式中,T-开关器件的通断周期;

-开关器件的导通时间;

-占空比;

-开关频率。

由式(8.1)可知,直流斩波器的输出电压平均值 可以通过改变占空比 ,即通过改变开关器件导通或关断时间来调节,常用的改变输出平均电压的调制方法有以下三种:

(1)脉冲宽度调制(pulse width modulation,简称PWM)。开关器件的通断周期T保持不变,只改变器件每次导通的时间 ,也就是脉冲周期不变,只改变脉冲的宽度,即定频调宽。

(2)脉冲频率调制(pulse frequency modulation,简称PFW)。开关器件每次导通的时间 不变,只改变通断周期T或开关频率 ,也就是只改变开关的关断时间,即定宽调频,称为调频。

(3)两点式控制。开关器件的通断周期T和导通时间 均可变,即调宽调频,亦可称为混合调制。当负载电流或电压低于某一最小值时,使开关器件导通;当电流或电压高于某一最大值时,使开关器件关断。导通和关断的时间以及通断周期都是不确定的。

构成直流斩波器的开关器件过去用得较多的是普通晶闸管和逆导晶闸管,它们本身没有自关断的能力,必须有附加的关断电路,增加了装置的体积和复杂性,增加了损耗,而且由它们组成的斩波器开关频率低,输出电流脉动较大,调速范围有限。自20世纪70年代以来,电力电子器件迅速发展,研制并生产了多种既能控制其导通又能控制其关断的全控型器件,如门极可关断晶闸管(GTO)、电力电子晶体管(GTR)、电力场效应管(P-MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等,这些全控型器件性能优良,由它们构成的脉宽调制直流调速系统(简称PWM调速系统)近年来在中小功率直流传动中得到了迅猛的发展,与V-M调速相比,PWM调速系统有以下优点:

(1)采用全控型器件的PWM调速系统,其脉宽调制电路的开关频率高,一般在几kHz,因此系统的频带宽,响应速度快,动态抗扰能力强。

(2)由于开关频率高,仅靠电动机电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流,电枢电流容易连续,系统的低速性能好,稳速精度高,调速范围宽,同时电动机的损耗和发热都较小。

(3)PWM系统中,主回路的电力电子器件工作在开关状态,损耗小,装置效率高,而且对交流电网的影响小,没有晶闸管整流器对电网的“污染”,功率因数高,效率高。

(4)主电路所需的功率元件少,线路简单,控制方便。

目前,受到器件容量的限制,PWM直流调速系统只用于中、小功率的系统

 
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