DC電流

直流電所通過的電路稱直流電路，是由直流電源和電阻構(gòu)成的閉合導(dǎo)電回路。在該直流電路中，形成恒定的電場。在電源外，正電荷經(jīng)電阻從高電勢處流向低電勢處，在電源內(nèi)，靠電源的非靜電力的作用，克服靜電力，再從低電勢處到達(dá)高電勢處，如此循環(huán)，構(gòu)成閉合的電流線。所以，在直流電路中，電源的作用是提供不隨時間變化的恒定電動勢，為在電阻上消耗的焦耳熱補(bǔ)充能量。

測量直流電路中電流、電壓、電阻、電源電動勢等物理量的儀表稱為直流儀表。常用的有靈敏電流表（G表），電流表，伏特計(jì)，電橋，電勢差計(jì)等。

直流電又稱恒流電，恒定電流是直流電的一種，是大小和方向都不變的直流電，它是由愛迪生發(fā)現(xiàn)的。

脈動直流電與平滑直流電

恒定電流是指大小（電壓高低）和方向（正負(fù)極）都不隨時間（相對范圍內(nèi)）而變化，比如干電池。脈動直流電是指方向（正負(fù)極）不變，但大小隨時間變化，比如：我們把50Hz的交流電經(jīng)過二極管整流后得到的就是典型脈動直流電，半波整流得到的是50Hz的脈動直流電，如果是全波或橋式整流得到的就是100Hz的脈動直流電，它們只有經(jīng)過濾波（用電感或電容）以后才變成平滑直流電，當(dāng)然其中仍存在脈動成分（稱紋波系數(shù)），大小視濾波電路得濾波效果。

1、輸送相同功率時，直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3～l/2 .

直流輸電采用兩線制，以大地或海水作回線，與采用三線制三相交流輸電相比，在輸電線載面積相同和電流密度相同的條件下，即使不考慮趨膚效應(yīng)，也可以輸送相同的電功率，而輸電線和絕緣材料可節(jié)約1/3．

如果考慮到趨膚效應(yīng)和各種損耗（絕緣材料的介質(zhì)損耗、磁感應(yīng)的渦流損耗、架空線的電暈損耗等），輸送同樣功率交流電所用導(dǎo)線截面積大于或等于直流輸電所用導(dǎo)線的截面積的1.33倍．因此，直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半．同時，直流輸電桿塔結(jié)構(gòu)也比同容量的三相交流輸電簡單，線路走廊占地面積也少．

2、在電纜輸電線路中，直流輸電沒有電容電流產(chǎn)生，而交流輸電線路存在電容電流，引起損耗．

在一些特殊場合，必須用電纜輸電．例如高壓輸電線經(jīng)過大城市時，采用地下電纜；輸電線經(jīng)過海峽時，要用海底電纜．由于電纜芯線與大地之間構(gòu)成同軸電容器，在交流高壓輸電線路中，空載電容電流極為可觀．一條200kV的電纜，每千米的電容約為0.2μF，每千米需供給充電功率約3×103kw，在每千米輸電線路上，每年就要耗電2.6×107kw"para" label-module="para">

3、直流輸電時，其兩側(cè)交流系統(tǒng)不需同步運(yùn)行，而交流輸電必須同步運(yùn)行．交流遠(yuǎn)距離輸電時，電流的相位在交流輸電系統(tǒng)的兩端會產(chǎn)生顯著的相位差；并網(wǎng)的各系統(tǒng)交流電的頻率雖然規(guī)定統(tǒng)一為50HZ，但實(shí)際上常產(chǎn)生波動．這兩種因素引起交流系統(tǒng)不能同步運(yùn)行，需要用復(fù)雜龐大的補(bǔ)償系統(tǒng)和綜合性很強(qiáng)的技術(shù)加以調(diào)整，否則就可能在設(shè)備中形成強(qiáng)大的循環(huán)電流損壞設(shè)備，或造成不同步運(yùn)行的停電事故．在技術(shù)不發(fā)達(dá)的國家里，交流輸電距離一般不超過300km而直流輸電線路互連時，它兩端的交流電網(wǎng)可以用各自的頻率和相位運(yùn)行，不需進(jìn)行同步調(diào)整．

4、直流輸電發(fā)生故障的損失比交流輸電?。畠蓚€交流系統(tǒng)若用交流線路互連，則當(dāng)一側(cè)系統(tǒng)發(fā)生短路時，另一側(cè)要向故障一側(cè)輸送短路電流．因此使兩側(cè)系統(tǒng)原有開關(guān)切斷短路電流的能力受到威脅，需要更換開關(guān)．而直流輸電中，由于采用可控硅裝置，電路功率能迅速、方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)，直流輸電線路上基本上不向發(fā)生短路的交流系統(tǒng)輸送短路電流，故障側(cè)交流系統(tǒng)的短路電流與沒有互連時一樣．因此不必更換兩側(cè)原有開關(guān)及載流設(shè)備．

在直流輸電線路中，各級是獨(dú)立調(diào)節(jié)和工作的，彼此沒有影響．所以，當(dāng)一極發(fā)生故障時，只需停運(yùn)故障極，另一極仍可輸送不少于一半功率的電能．但在交流輸電線路中，任一相發(fā)生永久性故障，必須全線停電．

直流電源有化學(xué)電池，燃料電池，溫差電池，太陽能電池，直流發(fā)電機(jī)等。利用直流電,還可以進(jìn)行水的電解實(shí)驗(yàn)。將負(fù)極插入水中，可以使水電解為氫氣，正極則使水電解為氧氣。

直流電主要應(yīng)用于各種電子儀器，電解，電鍍，直流電力拖動等方面。2100433B 解讀詞條背后的知識 德國GMC高美測儀 高美測儀（天津）科技有限公司官方帳號,科技領(lǐng)域創(chuàng)作者

德國GMC集團(tuán)AT系列：可用于系統(tǒng)集成的閉環(huán)AC/DC電流傳感器

德國GMC-I集團(tuán)AT系列傳感器01、特點(diǎn)準(zhǔn)確、堅(jiān)固、萬能、可靠■ 兩個型號AT 30和AT 300■ 交流/直流瞬時輸出高達(dá)300安培■ 單電源和雙電源版本■ 精確度高，分辨率達(dá)1mA■ 鉗口可打開，便于測量接線...

一.DC-DC電路設(shè)計(jì)至少要考慮以下條件：

1.外部輸入電源電壓的范圍，輸出電流的大小。

2. DC-DC輸出的電壓，電流，系統(tǒng)的功率最大值。

二.基于以上兩點(diǎn)選擇PWM IC要考慮：

1. PWM IC的最大輸入電壓。

2.PWM開關(guān)的頻率，這一點(diǎn)的選擇關(guān)系到系統(tǒng)的效率。對儲能電感，電容的大小的選擇也有一定影響。

3.MOS管的所能夠承受的最大額定電流及其額定功率，如果DC-DC IC內(nèi)部自帶MOS，只需要考慮IC輸出的額定電流。

4. MOS的開關(guān)電壓Vgs大小及最大承受電壓。

三.電感(L1)，二極管(CR1)，電容(C2)的選擇

1.電感量：大小選擇主要由開關(guān)頻率決定，大小會影響電源紋波;額定電流，電感的內(nèi)阻選擇由系統(tǒng)功耗決定。

2.二極管：通常都用肖特基二極管。選擇時要考濾反向電壓，前向電流，一般情況反向電壓為輸入電源電壓的二倍，前向電流為輸出電流的兩倍。

3.電容：電容的選擇基于開關(guān)的頻率，系統(tǒng)紋波的要求及輸出電壓的要求。容量和電容內(nèi)部的等效電阻決定紋波大小(當(dāng)然和電感也有關(guān))。

如何得到一個電源紋波相對較小、對系統(tǒng)其他電路干擾相對較小，而且相對穩(wěn)定可靠的DC-DC電路，需要對以上電路的原理做如下修改：

1.輸入部分：電源輸入端需要加電感電容濾波。目的：由于MOS管的開關(guān)及電感在瞬間的變化會造成輸入電源的波動，尤其是在系統(tǒng)耗電波動較大時，影響更為明顯。

2.輸出部分：

(1)假定C2的選擇的100uF是正確的，我們想得到更小的紋波，可以將100uF的電容改成兩顆47uF的電容(基于相同類型的電容);如果100uF電容采用的是鋁電解，可以在原來的基礎(chǔ)上加一顆10uF的磁片電容或鉭電容。

(2)在輸出端再加一顆電容和一顆電容對原來的電源做一個LC濾波，會得到一個紋波更小的電源。

PCB布線時，應(yīng)注意幾點(diǎn)：

1.輸入電源與MOS的連線要盡可能的粗。

2. Vgs也要粗一點(diǎn)，千萬不要以為粗細(xì)沒關(guān)系，(注：一般系統(tǒng)功率相對較低時，輸出電流不大，粗細(xì)的影響不明顯)關(guān)鍵時刻會影響電源的穩(wěn)定性。

3. CR1，L1盡量靠近Q1。C2盡量靠近L1。

4.反饋電阻的線盡量遠(yuǎn)離電感L1。

5.反饋電壓的地與系統(tǒng)的地盡量的近，保持在一個電位上。

6. CR1的地線千萬要粗，在MOS的打開的時間里，L1的電流是由CR1的通路提供，即由地流向L1。

開關(guān)電源的發(fā)展趨勢是集成化與小型化 ,把功率開關(guān)與控制電路、反饋電路集成于同一芯片 ,提高開關(guān)頻率是其關(guān)鍵技術(shù)之一;開關(guān)頻率的提高 ,必須采用高速開關(guān)元件 ,降低開關(guān)損耗。由于電路存在分布電感和分布電容 ,開關(guān)過程會出現(xiàn)較大的電流和電壓浪涌 ,使功率器件由于過流或過壓而造成損壞;同時也易引起較強(qiáng)的輻射干擾和傳導(dǎo)干擾 ,影響周圍電子設(shè)備的正常工作;且隨開關(guān)頻率的提高 ,開關(guān)損耗加大 ,開關(guān)電源本身效率和可靠性降低。 若采用 LC諧振電路 ,使加在開關(guān)兩端的電壓或流過開關(guān)的電流為正弦波 ,則能降低電路的浪涌電流和電壓 ,使開關(guān)損耗接近于零 ,這是減小開關(guān)損耗、抑制浪涌電壓和電流最有效的方式 ,稱為諧振開關(guān)方式。 介紹一種帶電流諧振電路的軟開關(guān) DC- DC變換器 ,給出實(shí)際電路。

電流諧振電流諧振變換器

主變換電路

主變換電路如圖 1所示 ,由

電路工作過程分析

根據(jù)開關(guān)導(dǎo)通時 i s 的波形 ,可分為半波和全波電流諧振開關(guān) ,圖 2所示為全波電流諧振開關(guān) ,其工作過程分為四種狀態(tài)。 波形見圖 3。

電流諧振控制電路的實(shí)現(xiàn)

控制電路

采用專用控制器 GP605構(gòu)成諧振開關(guān)電源控制電路。 GP605片內(nèi)含 VCO和一單穩(wěn)電路 , VCO是輸出頻率與輸入電壓有關(guān)的振蕩器 ,單穩(wěn)電路是產(chǎn)生恒定

控制過程

電流諧振實(shí)際應(yīng)用

采用電流諧振開關(guān) ,研制了 200 W部分諧振開關(guān)電源 ,其參數(shù)為:

電流諧振結(jié)束語

世界各地正在大力研制開發(fā)新型開關(guān)電源 ,不斷地向高頻化、線路簡單化和控制電路集成化方向發(fā)展。 采用軟開關(guān)技術(shù) ,實(shí)現(xiàn) DC- DC功率變換 ,在提高開關(guān)頻率的同時 ,能有效地抑制電路的電流和電壓浪涌 ,減小開關(guān)損耗 ,提高電源效率和可靠性 ,是實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源高頻化、集成化的一種有效的方法 ,具有較好的應(yīng)用前景。 2100433B