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SIMATIC S7-300 調節電源 PS307 輸入：AC 120/230 V 輸出：DC 24 V/2 A
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穩壓直流電源具有電子控制電路，可以維持輸出直流電壓在一個特定的值，盡可能減少波動。特定功能區域可以電子補償例如輸入電壓變化或者輸出端負荷變化的影響。
穩壓直流電源輸出電壓的紋波處于毫伏級，且主要取決于輸出端的負荷。
穩壓直流電源的設計可以采用不同的工作原理。zui常見的電路類型有：
- 線性穩壓電源
- 磁穩壓器
- 次級脈沖開關式電源
- 初級脈沖開關式電源
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適用于特定應用實例的zui適原理將主要地取決于應用。其目標為特定負荷產后直流供電電壓，且成本盡可能地低，度盡可能地高。
進行同相位調節的電源
方框圖 進行同相位調節的變壓器
帶有同相位調節的變壓器按常規原理運行。其供電采用交流供電系統供電（單相、兩相或者三相供電）。
使用變壓器進行轉換，以獲得所需次級電壓。
經整流和濾波的二次側電壓在整流階段轉換為輸出穩定的電壓。調整區包括一個末控制元件和一個控制放大器。穩定輸出電壓和過濾電容處的非穩定電壓之間的差值轉變成了末控制元件的熱損。此處，末控制元件的功能就像一個快速可調電阻。無論哪種情況所導致的熱損，都是由末控制元件上的輸出電流和壓降所產生。
該系統適應性*。即使沒有其他調整，也可提供幾個輸出電壓。在多輸出的情況下，單個二次側電路一般分別由輸入變壓器的二次側繞組產生。某些應用，僅能根據該電路原理解決。尤其是需要具備高調節精度、小殘余紋波和快補償時間的情況。
然而，其效率比較低，重量和體積也很大。因此，帶同相位調節的變壓器只是一種較低特定功率下的經濟替代方案。
優點：
- 電路原理簡單、可靠
- 具備良好直佳的控制特性
- 快速補償時間
缺點：
- 因帶有 50 Hz 變壓器，重量相對較高，體積較大
- 效率低，散熱存在問題
- 存儲時間低
電磁式穩壓器
磁穩定器的方框圖
完整的變壓器包括兩個部分。所謂的“鐵共振器”和一個串聯式輔助調節器。由于氣隙，電磁式穩壓器的輸入線圈和振蕩線圈的去耦作用極大。電磁式穩壓器可以提供穩定性能良好的交流電壓。它利用了整流和濾波。變壓器自身工作于飽和區域。
鐵磁諧振器常常帶有一個在下游連接的同相位調節變壓器以提高控制精度。下游還常常連接次級脈沖開關式調節器。
磁穩壓器技術可靠且堅固耐用，但其也是大容量、笨重且相對較貴。
優點：
- 良好到優異控制特性，并在下游位置連接可進行同相位調節的變壓器
- 效率比只帶同相位調節的變壓器顯著提高
缺點：
- 鐵共振器的性能取決于頻率
- 電源因帶有磁性部件體積和重量都較大
次級脈沖開關式電源：
次級脈沖式開關電源的方框圖
這里，采用 50 Hz 變壓器，實現與供電設施的隔離。經整流和濾波后，通過位于濾波和存儲回路之間的開關管上流經的脈沖將電能以開關方式送至輸出端。由于輸入側的變壓器可作為一個很好的濾波器，線路的污染很低。
該電路的效率*。
對于具備大量輸出，且輸出電壓各不相同的電源，該設計具有許多優點。
然而為了保護連接的負載，必須非常小心，在開關晶體管損壞的情況下，濾波電容器的*非穩壓的直流電壓將適用于輸出。不過在線性穩壓電源中，這種危險依然存在。
優點：
- 設計簡單，效率高
- 使用多個次級線圈，可以方便地實現多個彼此之間相互電氣隔離的輸出
- 與初級脈沖式開關電源相比，干擾問題更少
缺點：
- 采用 50 Hz 變壓器，電源體積相對較大，重量較重
- 輸出紋濾（毛刺）與初級脈沖式開關電源差不多。
初級脈沖開關式電源：
在文獻中常常使用的術語為 SMPS(開關電源)或者初級開關式穩壓器。
單端正激變換器的方框圖
初級開關式穩穩壓電源可以采用許多不同的電路類型。zui有價值的基本電路有單端正激變換器、反激變換器、半橋變換器、全橋變換器、推挽變換器和諧振變換器。
主要開關模式調節器的總體運行原理顯示在單端前向轉換器的框圖中。
非穩壓的供電電壓首先被整流和過濾。直流連接回路電容的容量決定了輸入電壓發生故障時電源的存儲時間。輸入為 230 V 時，直流連接回路的電壓約為 320 VDC。接下來，將該直流電壓輸入單端變換器，借助脈寬調節器，以較高的開關頻率，由變壓器將初級電能轉換至次級一側。開關管工作于開關狀態時，功耗很低，因此，取取決于輸入電壓和電流的不同，功率平衡度將會在 70% 與 90% 之間。
由于轉換頻率高，變壓器的容量必50 Hz變壓器小，因為考慮到轉換頻率越高，變壓器的尺寸就越小。使用現代半導體，可以達到100kHz及以上的時鐘頻率。然而，在*的時鐘頻率下，轉換損失升高，因此在每種情況下，都必須在率和zui大可能時鐘頻率之間折衷。在絕大多數應用中，時鐘頻率在約20 kHz到250 kHz的范圍內，取決于輸出功率的大小。
次級線圈的電壓經過了整流和濾波處理。通過光耦合器，將系統輸出端的偏差反饋至初級回路。控制脈沖寬度（控制開關管的相位），可以將所需電能傳輸至次級回路，并調節輸出電壓。在開關管的非導電相期間，通過輔助線圈，變壓器被退磁。傳輸的電能正好與輸出端所消耗的電能等量。這些電路的脈沖占空比的zui大脈沖寬度小于50%。
優點：
- 采用高工作效率，故電磁部件（變壓器、存儲電抗器、過濾器）較小
- 得益于脈寬調節功能，可工作于率
- 設備單元結構緊湊
- 在千瓦級，無需強制風冷
- 在提高直流線路容量造成電源損壞的情況下，可能發生多次存儲。
- 可實現寬輸入電壓范圍
缺點：
- 高電路成本，多個活動的元件
- 干擾抑制的高成本
- 機械設計必須符合 HF 標準
近年來，初級開關電源已取代了其他開關式電源。原因是它們的結構十分緊湊，重量很小，效率很高，并具有突出的性價比。
電網電壓的品質，已經成為高敏感電子器件和設備（計算機、工業控制器、儀器儀表等）正常、可靠地工作以及維護成本和使用壽命的決定性因素。
線路干擾會導致系統故障，并會影響工廠以及電子負載的功能。它們也可能導致裝置或者設備*失去功能。
zui常見的干擾類型有：
- 長期性過壓
- 長期性欠壓
- 干擾脈沖和瞬變
- 電壓驟降和沖擊
- 電噪音
- 瞬間網絡故障
- 長期網絡故障
大量事件可誘至電網干擾，例如：
- 供電系統的開關操作
- 供電系統電纜過長
- 環境影響，例如雷電
- 線路過載
室內產生的電網電源干擾的典型原因有：
- 可控硅控制的設備
- 升降機、空調、復印機
- 電機、無功功率補償系統
- 電子線圈，大型機器
- 照明設備的開關
電網電壓的干擾的出現可能單獨地，也可能以組合方式地出現。這些干擾的可能原因、它們的影響以及對策包括：
系統干擾 | 占總干擾的百分比 | 結論 | 測量 |
|---|---|---|---|
過電壓 長時間超過電源電壓 +6% 以上（根據 DIN IEC 60038） | 大約 15% -20% | 可能導致過熱，甚至于單個部件的熱損壞。導致全面故障。 | 寬工作電壓范圍 SITOP 電源可針對超過允許無法范圍的較小電網過電壓提供充分保護 |
線路欠電壓 長時間低于電源電壓 -10% 以上（根據 DIN IEC 60038） | 大約 20% -30% | 可能造成負載未定義的運行狀態。導致數據錯誤。 | 使用 SITOP DC-UPS（不間斷直流電源） |
干擾脈沖 高能量脈沖（如 700 V/1 ms）和低能量瞬變（如 2500 V/20 μs）來自供電系統中的分斷操作 | 大約 30% -35% | 可能造成負載未定義的運行狀態，并且可能引起元件損壞。 | 使用浪涌保護器，請參見產品目錄 LV 10.1 2013 第 6 章 |
電壓驟降和沖擊 電壓突然以不可控制的方式發生變化，例如，由于負荷和長電纜線路中的變化 | 大約 15% -30% | 可能導致不確定的工作狀態，并損壞器件。引起數據錯誤。 | 由于進行內部緩沖，SITOP 電源可針對持續時間較短的電源故障提供充分保護 |
電噪音 重疊在交流電源上的混合頻率，例如，這些頻率因不良接地和/或無線發射機或 | 大約 20% -35% | 可能造成負載未定義的運行狀態。導致數據錯誤。 | 由于采取內部分斷措施，SITOP 電源具有充分的抗電磁干擾性 |
電壓中斷 由附近供電系統短路或開啟大型電氣設備造成的供電電壓的短時間中斷（大約持續 100 ms）。 | 大約 8% -10% | 可能造成負載未定義的運行狀態，尤其是那些電源緩沖不足的負載。導致數據錯誤。 | 使用 SITOP 緩沖模塊（與 SITOP smart 或 SITOP modular 結合使用） |
電壓中斷 供電電壓的長期中斷（持續時間大于約100ms） | 大約 2% -5% | 可能造成負載未定義的運行狀態，尤其是那些電源緩沖不足的負載。導致數據錯誤。 | 使用 SITOP DC-UPS（不間斷直流電源） |