电源是向电负载供应电力的电气设备。 电源的主要功能是将来自电源的电流转换为正确的电压，电流和频率，以便为负载供电。 结果，电源有时被称为电力转换器。 一些电源是独立的独立设备，而其他电源则内置在它们供电的负载设备中。 后者的示例包括台式计算机和消费电子设备中的电源。 电源可能执行的其他功能包括将负载汲取的电流限制在安全水平，在发生电气故障时切断电流，电源调节以防止输入上的电子噪声或电压浪涌到达负载，电源 – 因子校正和存储能量，以便在源电源（不间断电源）暂时中断的情况下继续为负载供电。
所有电源都具有电源输入连接，其以来自电源的电流形式接收能量，以及一个或多个电源输出连接，其向负载提供电流。 源功率可以来自电力网，例如电源插座，诸如电池或燃料电池的能量存储装置，发电机或交流发电机，太阳能转换器或其他电源。 输入和输出通常是硬连线电路连接，但有些电源采用无线能量传输来为其负载供电而无需有线连接。 某些电源还具有其他类型的输入和输出，用于外部监视和控制等功能。
一般分类
实用
电源按各种方式分类，包括功能特性。 例如，稳压电源是在负载电流或输入电压变化的情况下保持恒定输出电压或电流的电源。 相反，未调节电源的输出在其输入电压或负载电流变化时会发生显着变化。 可调节电源允许通过机械控制（例如，电源前面板上的旋钮）或通过控制输入或两者来编程输出电压或电流。 可调节稳压电源是可调节和调节的电源。 隔离电源的功率输出与电源输入无关; 这与在电源输入和输出之间共享连接的其他电源形成对比。
打包
电源以不同方式封装并进行相应分类。 台式电源是一种独立的台式机，用于电路测试和开发等应用。 开放式框架电源仅具有部分机械外壳，有时仅由安装基座组成; 这些通常内置于机器或其他设备中。 机架式电源设计用于固定在标准电子设备机架中。 集成电源是与其负载共享共同印刷电路板的电源。 外部电源，AC适配器或电源砖是位于负载的AC电源线中的电源，插入墙上插座; 墙壁疣是与插座插头本身集成的外部电源。 由于其安全性，它们在消费电子产品中很受欢迎; 在进入器具本体之前，危险的120或240伏电源电流会转换为更安全的电压。
电源转换方法
电源可大致分为线性和开关类型。 线性功率转换器直接处理输入功率，所有有功功率转换组件在其线性工作区域中工作。 在开关功率转换器中，输入功率在处理之前通过主要以非线性模式操作的组件（例如，在截止或饱和中花费大部分时间的晶体管）转换为AC或DC脉冲。 当元件在其线性区域中工作时，功率“损失”（转换为热量），因此，开关转换器通常比线性转换器更有效，因为它们的元件在线性工作区域中花费的时间更少。
线性电源
线性源遵循以下方案：变压器，整流器，滤波器，调节和输出。
首先，变压器适应电压水平并提供电流隔离。 将交流电转换为脉动直流电的电路称为整流器，然后它们通常带有一个像电容滤波器一样减小纹波的电路。 使用称为电压调节器的组件实现调节或将电压稳定到设定值，该组件仅仅是基于电路输出调节电压的闭环控制系统（“反馈”）。调节元件，该元件大部分是晶体管。 该晶体管取决于源的类型总是被极化，充当可调电阻器，而控制电路与晶体管的有源区一起工作以模拟更大或更小的电阻并因此调节输出电压。 这种类型的源在使用所提供的功率方面效率较低，因为部分能量通过调节元件（晶体管）中的焦耳效应转换成热量，因为它表现为可变电阻。 在该阶段的出口处，为了在纹波中实现更大的稳定性，第二过滤阶段（尽管不一定，一切都取决于设计要求），这可以简单地是电容器。 该电流覆盖了电路的所有能量，因为在决定变压器的特性时，该电源必须考虑一些特定的点。
开关电源
开关源是通过开关晶体管转换电能的电子设备。 虽然电压调节器在其有源放大区域中使用极化晶体管，但是开关源使用相同的方式在切割（开路）和饱和（闭合）之间的高频（通常为20-100kHz）下主动切换它们。 产生的方波应用于带有铁氧体磁芯的变压器（铁芯不适合这些高频），以获得一个或多个电压交流电流输出（AC），然后经过整流（使用快速二极管）和滤波（电感器和电容器）获得直流输出电压。 该方法的优点包括芯的尺寸和重量更小，效率更高，因此加热更少。 与线性源相比的缺点是它们更复杂并且产生高频电噪声，必须小心地将其最小化，以免对这些源附近的设备造成干扰。
开关源有一个方案：整流器，开关，变压器，其他整流器和输出。
通过开关获得调节，通常是改变占空比的PWM电路（脉冲宽度调制）。 这里变压器的功能与线性源相同，但它们的位置不同。 第二整流器将来自变压器的脉动交变信号转换为连续值。 输出也可以是电容滤波器或LC类型之一。
线性光源的优点是更好的调节，速度和更好的EMC特性。 另一方面，切换的那些获得更好的性能，更低的成本和尺寸。
类型
直流电源
直流电源是向其负载提供恒定直流电压的电源。 根据其设计，DC电源可以由DC电源或诸如电源的AC电源供电。
交流到直流电源
直流电源使用交流电源作为能源。 这种电源将采用变压器将输入电压转换为更高或更低的AC电压。 整流器用于将变压器输出电压转换为变化的DC电压，该DC电压又通过电子滤波器以将其转换为未调节的DC电压。
滤波器消除了大部分但不是所有的交流电压变化; 剩余的交流电压称为纹波。 电负载的纹波容差决定了电源必须提供的最小滤波量。 在某些应用中，可以容忍高纹波，因此不需要滤波。 例如，在一些电池充电应用中，可以实现仅具有变压器和单个整流二极管的电源供电的DC电源，其中电阻器与输出串联以限制充电电流。
开关电源
在开关模式电源（SMPS）中，AC电源输入被直接整流然后被滤波以获得DC电压。 然后通过电子开关电路以高频率接通和断开所产生的DC电压，从而产生将通过高频变压器或电感器的AC电流。 开关频率非常高（通常为10 kHz – 1 MHz），因此可以使用比在电源频率下工作的线性电源更小，更轻，更便宜的变压器和滤波电容器。 在电感器或变压器次级之后，高频AC被整流和滤波以产生DC输出电压。 如果SMPS使用充分绝缘的高频变压器，则输出将与电源电气隔离; 此功能通常对安全至关重要。
开关模式电源通常是稳压的，为了保持输出电压恒定，电源采用反馈控制器监控负载吸收的电流。 随着功率输出要求的增加，开关占空比增加。
SMPS通常包括安全功能，例如限流或撬棒电路，以帮助保护设备和用户免受伤害。 如果检测到异常的高电流功率消耗，则开关模式电源可以假设这是直接短路并且在损坏完成之前将其自身关闭。 PC电源通常为主板提供电源良好信号; 当存在异常电源电压时，没有该信号可防止操作。
一些SMPS对其最小电流输出有绝对限制。 它们只能输出超过一定的功率水平，并且不能在该点以下运行。 在空载条件下，功率限幅电路的频率增加到很高的速度，导致隔离变压器充当特斯拉线圈，由于产生的非常高的电压功率尖峰而导致损坏。具有保护电路的开关模式电源可能会短暂打开但在没有检测到负载时关闭。 可以将非常小的低功率假负载（例如陶瓷功率电阻器或10瓦灯泡）连接到电源，以允许其在没有连接主负载的情况下运行。
计算机中使用的开关模式电源历史上具有低功率因数，并且也是线路干扰的重要来源（由于感应电力线谐波和瞬变）。 在简单的开关模式电源中，输入级可能会使线电压波形失真，从而对其他负载产生不利影响（并导致其他公用事业客户的电能质量不佳），并导致电线和配电设备不必要的加热。 此外，客户在操作较低功率因数负载时会产生较高的电费。 为了避免这些问题，一些计算机开关模式电源执行功率因数校正，并且可以采用输入滤波器或额外的开关级来减少线路干扰。
线性稳压器
线性电压调节器的功能是将变化的DC电压转换为恒定的，通常特定的较低DC电压。 此外，它们通常提供电流限制功能，以保护电源和负载免受过电流（过量的，潜在的破坏性电流）。
许多电源应用需要恒定的输出电压，但许多能源提供的电压会随负载阻抗的变化而变化。 此外，当未调节的DC电源是能量源时，其输出电压也将随输入电压的变化而变化。 为了避免这种情况，一些电源使用线性稳压器将输出电压维持在稳定值，与输入电压和负载阻抗的波动无关。 线性稳压器还可以降低输出电压上的纹波幅度和噪声。
交流电源
交流电源通常从墙上插座（主电源）获取电压，并使用变压器将电压升压或降压至所需电压。 也可以进行一些过滤。 在某些情况下，源电压与输出电压相同; 这被称为隔离变压器。 其他交流电源变压器不提供电源隔离; 这些被称为自耦变压器; 可变输出自耦变压器称为自耦变压器。 其他类型的AC电源设计成提供几乎恒定的电流，并且输出电压可以根据负载的阻抗而变化。 在电源是直流电的情况下（如汽车蓄电池），可以使用逆变器和升压变压器将其转换为AC电力。 便携式交流电可由由柴油或汽油发动机提供动力的交流发电机提供（例如，在建筑工地，汽车或船上，或用于紧急服务的备用发电），其电流被传递到调节器电路以提供输出端的恒定电压。 某些交流电源转换不使用变压器。 如果输出电压和输入电压相同，并且设备的主要目的是过滤AC电源，则可以将其称为线路调节器。 如果设备设计为提供备用电源，则可以将其称为不间断电源。 可以设计具有电压倍增器拓扑的电路以直接升压AC电力; 以前，这种应用是真空管AC / DC接收器。
在现代使用中，AC电源可分为单相和三相系统。 “单相和三相交流电源之间的主要区别在于交付的稳定性。” 交流电源也可用于改变频率和电压，制造商经常使用它们来检查其产品是否适合在其他国家使用。 用于航空电子测试的230V 50 Hz或115 60 Hz甚至400 Hz。
AC适配器
AC适配器是内置于AC电源插头的电源。 AC适配器也可以通过各种其他名称来知道，例如“插头包”或“插入式适配器”，或者通过诸如“墙壁疣”之类的俚语。 AC适配器通常具有单个AC或DC输出，其通过硬连线电缆传送到连接器，但是一些适配器具有可以通过一个或多个电缆传送的多个输出。 “通用”AC适配器具有可互换的输入连接器，以适应不同的AC电源电压。
具有AC输出的适配器可以仅由无源变压器（在DC输出适配器中加上几个二极管）组成，或者它们可以采用开关模式电路。 即使未连接负载，AC适配器也会消耗功率（并产生电场和磁场）; 由于这个原因，它们有时被称为“电吸血鬼”，并且可以插入电源板以便于它们方便地打开和关闭。
可编程电源
可编程电源允许通过模拟输入或数字接口（如RS232或GPIB）远程控制其操作。 受控属性可以包括电压，电流，并且在AC输出电源的情况下，包括频率。 它们广泛用于各种应用，包括自动化设备测试，晶体生长监测，半导体制造和X射线发生器。
可编程电源通常采用整体微计算机来控制和监控电源操作。 配备有计算机接口的电源可以使用专有通信协议或标准协议和设备控制语言，例如SCPI。
不间断电源供应
不间断电源（UPS）同时从两个或多个电源获取电源。 它通常直接由交流电源供电，同时为蓄电池充电。 如果电源掉电或故障，电池会立即接管，以便负载不会出现中断。 此处应立即定义为导体内的电流速度，该速度有点接近光速。 该定义很重要，因为高速数据和通信服务的传输必须具有连续性/无中断服务。 一些制造商使用4毫秒的准标准。 然而，对于高速数据，从一个源转换到另一个源甚至4毫秒的时间也不够快。 必须在make方法之前进行转换。 满足该要求的UPS称为True UPS或Hybrid UPS。 UPS提供的时间通常基于电池和发电机。 那个时间范围从准最短5到15分钟到几小时甚至几天。 在许多计算机安装中，只有足够的时间使用电池，以便操作员有时间以有序的方式关闭系统。 其他UPS方案可以使用内燃机或涡轮机在市电停电期间供电，然后电池时间量取决于发电机在线需要多长时间以及所服务的设备的临界性。 这种方案可在医院，数据中心，呼叫中心，小区站点和电话中心局中找到。
高压电源
高压电源是输出数百或数千伏的电源。 使用特殊输出连接器可防止电弧放电，绝缘击穿和人为意外接触。 联邦标准连接器通常用于20kV以上的应用，但是可以在较低电压下使用其他类型的连接器（例如，SHV连接器）。 某些高压电源提供模拟输入或数字通信接口，可用于控制输出电压。 高压电源通常用于加速和操纵设备（如X射线发生器，电子显微镜和聚焦离子束柱）以及各种其他应用（包括电泳和静电）中的电子和离子束。
高压电源通常将其大部分输入能量应用于功率逆变器，逆变器又驱动倍压器或高匝数比，高压变压器或两者（通常是变压器后跟倍增器）以产生高电压电压。 高压通过特殊连接器从电源传出，并且还应用于分压器，将其转换为与低压电路兼容的低压计量信号。 计量信号由闭环控制器使用，该控制器通过控制逆变器输入功率来调节高压，并且还可以将其输出电源以允许外部电路监视高压输出。
双极电源
双极电源在电压/电流笛卡尔平面的所有四个象限中运行，这意味着它将根据需要产生正负电压和电流以维持稳压。 当其输出由低电平模拟信号控制时，它实际上是一个低带宽运算放大器，具有高输出功率和无缝过零。 这种类型的电源通常用于为科学应用中的磁性设备供电。[需要的例子]
规格
特定电源对应用的适用性取决于电源的各种属性，这些属性通常列在电源规范中。 通常指定的电源属性包括：
输入电压类型（AC或DC）和范围
功率转换效率
它可以为其负载提供的电压和电流量
在不同的线路和负载条件下，其输出电压或电流的稳定性如何
无需加油或充电即能供应多长时间（适用于使用便携式能源的电源）
操作和存储温度范围
电源规格中常用的缩写：
SCP – 短路保护
OPP – 过载（过载）保护
OCP – 过流保护
OTP – 过温保护
OVP – 过压保护
UVP – 欠压保护
热管理
电气系统的电源往往会产生很多热量。 效率越高，从设备中拉出的热量就越多。 有许多方法可以管理电源单元的热量。 冷却类型通常分为两类 – 对流和传导。 用于冷却电子电源的常用对流方法包括自然空气流，强制空气流或在该单元上的其他液体流。 常见的传导冷却方法包括散热片，冷板和热化合物。
过载保护
电源通常具有短路或过载保护，可能会损坏电源或引起火灾。 保险丝和断路器是两种常用的过载保护机制。
保险丝包含一小段电线，如果电流过多则会熔化。 这有效地断开了电源与其负载的连接，并且设备停止工作，直到识别出导致过载的问题并更换保险丝。 有些电源使用焊接到位的非常细的导线作为保险丝。 电源单元中的保险丝可由最终用户更换，但消费类设备中的保险丝可能需要工具才能进入和更换。
断路器包含加热，弯曲和触发弹簧的元件，该弹簧将电路关闭。 一旦元件冷却，并且识别出问题，可以重置断路器并恢复功率。
一些PSU使用埋在变压器中的热熔断路器而不是保险丝。 其优点是可以在有限的时间内抽取更大的电流，而不是连续供应。 一些这样的剪纸是自动重置，有些只是单独使用。
限流
某些电源使用限流而不是在过载时切断电源。 使用的两种类型的电流限制是电子限制和阻抗限制。 前者在实验室工作台PSU上很常见，后者在输出功率小于3瓦的情况下很常见。
折返式电流限制器可将输出电流降至远低于最大非故障电流。
应用
电源是许多电子设备的基本组件，因此可用于各种应用。 此列表是许多电源应用的一小部分示例。
电脑
现代计算机电源是一种开关模式电源，可将来自主电源的交流电转换为多个直流电压。 由于成本，重量和尺寸的改进，开关模式电源取代了线性电源。 不同的输出电压集合也具有广泛变化的电流消耗要求。
电动汽车
电动汽车是依靠通过发电产生的能量的电动汽车。 电源单元是转换高压车辆电池电源的必要设计的一部分。
焊接
电弧焊使用电来熔化它们来连接金属。 电力由焊接电源提供，可以是交流电或直流电。 电弧焊需要高电流，通常在100和350安培之间。 某些类型的焊接可以使用少至10安培，而点焊的一些应用在极短的时间内使用高达60,000安培的电流。 焊接电源由变压器或驱动发电机的发动机组成; 现代焊接设备使用半导体，可能包括微处理器控制。
飞机
商用和军用航空电子系统都需要DC-DC或AC / DC电源将能量转换为可用电压。 为了减轻重量，这些通常可以在400Hz下运行。
自动化
这涉及输送机，装配线，条形码阅读器，照相机，电机，泵，半制造等。
医用
这些包括呼吸机，输液泵，手术和牙科器械，成像和床。