解决方案|Solution Brief

返回

程控电源技术与应用指南(1)- 线性电源工作原理

发布时间: 2025-03-11 17:09:57 浏览数:
程控电源被大量用在各种电子产品的测试测量领域,而且也更多地在向其它的行业拓展,
可编程电源被用在了传统的电镀行业,来大幅提升电镀产品的质量和自动化水平,降低成本。
而且由于可编程电源的高效率, 可以大幅降低很多传统行业的能耗水平。
从这篇文章起,我将有一系列的文章,来和大家共同分享可编程电源的工作原理、应用、保护特性、系统集成等等。
今天就从最基本的开始,我们首先来介绍一下线性可编程电源工作原理。


电源的基本设计模型,包括了整流器和负载器件, 以及串联在一起的控制元件。
图 1 是串行调整电源的简化电路图, 它包括了作为电源开关的相位控制预调整器, 串联在一起的可变阻抗元件。
该相位控制的预调整器通过保持串联元件上稳定的低压降, 把功耗减到了 最小。
一个反馈控制电路连续监测电源的输出,并调整串行阻抗,以稳定一个连续的输出电压。
图 1 所示, 电源中的可变电阻串联器件, 实际上是由工作在线性模式下的一个或多个功率晶体管构成;
因此,采用这种类型调整器的电源通常称为线性电源。线性电源有许多优点。
凭借高稳定和低噪声的输出,成为研发工作台上电源的最简单和有效的解决方案。

图 1 所示电源是个双量程电源,允许电源在低电流时有较高的电压,或在低电压时有较高的电流。
而对于普通的单量程电源, 只有在其电压和电流输出都达到最大时,其输出功率才会达到最高。
双量程线性电源则能在两个量程的最大电压和电流输出时,提供最大的输出功率。
在双量程电源中, 在初级变压器的次级线包中, 除了终端接线头外, 在中间还有个抽头,
预调整器前的开关可以在这两个输出接头直接切换,已决定后端输出的高电压、低电流模式,或者低电流、高电压模式。
这种技术对降低串行器件功耗是非常有效的。
在性能方面,线性电源有极其良好的源和负载特性,能快速响应电网和负载的变化。
因此它的电源调整率、负载调整率和瞬态恢复时间等指标, 优于绝大多数的开关电源。
线性电源还有很多其它优势,例如超低的纹波和噪声、容许环境温度变化和高可靠等。

在程控线性电源中,数字控制电路驱动DAC的输出控制电平,以成正比地控制电源的
编程电压值。 电源输出端同时向控制电路发送一个电压,以表明它已经按照要求输出了电
压。控制电路接收来输出端的电压信息后,把该信息发送到显示器上。同样,控制电路还会
把电源的输入和输出状况, 通过 GPIB、RS-232、USB 或 LAN 等PC接口, 告诉其它设
备。 这些PC接口直接接地,而且,在控制电路与电源之间采用了光隔离。




线性DC电源设计已经非常成熟, 性能也非常好。但主要的问题还是效率比较低,在全功率
输出时,效率一般达不到60%, 在更低的输出电压设置上,效率会进一步下降。 而且随着
功率的升高,体积和重量也成正比上升。因此,在高功率的电源上,更多选用的是开关电源。
关于开关电源的原理,我将在下一篇文章中介绍。