DC电流简介

直流电又称恒流电，恒定电流是直流电的一种，是大小和方向都不变的直流电，它是由爱迪生发现的。

脉动直流电与平滑直流电

恒定电流是指大小（电压高低）和方向（正负极）都不随时间（相对范围内）而变化，比如干电池。脉动直流电是指方向（正负极）不变，但大小随时间变化，比如：我们把50Hz的交流电经过二极管整流后得到的就是典型脉动直流电，半波整流得到的是50Hz的脉动直流电，如果是全波或桥式整流得到的就是100Hz的脉动直流电，它们只有经过滤波（用电感或电容）以后才变成平滑直流电，当然其中仍存在脉动成分（称纹波系数），大小视滤波电路得滤波效果。

1、输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/3～l/2 .

直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约1/3．

如果考虑到趋肤效应和各种损耗（绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等），输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍．因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半．同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少．

2、在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗．

在一些特殊场合，必须用电缆输电．例如高压输电线经过大城市时，采用地下电缆；输电线经过海峡时，要用海底电缆．由于电缆芯线与大地之间构成同轴电容器，在交流高压输电线路中，空载电容电流极为可观．一条200kV的电缆，每千米的电容约为0.2μF，每千米需供给充电功率约3×103kw，在每千米输电线路上，每年就要耗电2.6×107kw"para" label-module="para">

3、直流输电时，其两侧交流系统不需同步运行，而交流输电必须同步运行．交流远距离输电时，电流的相位在交流输电系统的两端会产生显著的相位差；并网的各系统交流电的频率虽然规定统一为50HZ，但实际上常产生波动．这两种因素引起交流系统不能同步运行，需要用复杂庞大的补偿系统和综合性很强的技术加以调整，否则就可能在设备中形成强大的循环电流损坏设备，或造成不同步运行的停电事故．在技术不发达的国家里，交流输电距离一般不超过300km而直流输电线路互连时，它两端的交流电网可以用各自的频率和相位运行，不需进行同步调整．

4、直流输电发生故障的损失比交流输电小．两个交流系统若用交流线路互连，则当一侧系统发生短路时，另一侧要向故障一侧输送短路电流．因此使两侧系统原有开关切断短路电流的能力受到威胁，需要更换开关．而直流输电中，由于采用可控硅装置，电路功率能迅速、方便地进行调节，直流输电线路上基本上不向发生短路的交流系统输送短路电流，故障侧交流系统的短路电流与没有互连时一样．因此不必更换两侧原有开关及载流设备．

在直流输电线路中，各级是独立调节和工作的，彼此没有影响．所以，当一极发生故障时，只需停运故障极，另一极仍可输送不少于一半功率的电能．但在交流输电线路中，任一相发生永久性故障，必须全线停电．

直流电所通过的电路称直流电路，是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。在该直流电路中，形成恒定的电场。在电源外，正电荷经电阻从高电势处流向低电势处，在电源内，靠电源的非静电力的作用，克服静电力，再从低电势处到达高电势处，如此循环，构成闭合的电流线。所以，在直流电路中，电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势，为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。

测量直流电路中电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表。常用的有灵敏电流表（G表），电流表，伏特计，电桥，电势差计等。

直流电源有化学电池，燃料电池，温差电池，太阳能电池，直流发电机等。利用直流电,还可以进行水的电解实验。将负极插入水中，可以使水电解为氢气，正极则使水电解为氧气。

直流电主要应用于各种电子仪器，电解，电镀，直流电力拖动等方面。2100433B 解读词条背后的知识 德国GMC高美测仪 高美测仪（天津）科技有限公司官方帐号,科技领域创作者

德国GMC集团AT系列：可用于系统集成的闭环AC/DC电流传感器

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一.DC-DC电路设计至少要考虑以下条件：

1.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。

2. DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。

二.基于以上两点选择PWM IC要考虑：

1. PWM IC的最大输入电压。

2.PWM开关的频率，这一点的选择关系到系统的效率。对储能电感，电容的大小的选择也有一定影响。

3.MOS管的所能够承受的最大额定电流及其额定功率，如果DC-DC IC内部自带MOS，只需要考虑IC输出的额定电流。

4. MOS的开关电压Vgs大小及最大承受电压。

三.电感(L1)，二极管(CR1)，电容(C2)的选择

1.电感量：大小选择主要由开关频率决定，大小会影响电源纹波;额定电流，电感的内阻选择由系统功耗决定。

2.二极管：通常都用肖特基二极管。选择时要考滤反向电压，前向电流，一般情况反向电压为输入电源电压的二倍，前向电流为输出电流的两倍。

3.电容：电容的选择基于开关的频率，系统纹波的要求及输出电压的要求。容量和电容内部的等效电阻决定纹波大小(当然和电感也有关)。

如何得到一个电源纹波相对较小、对系统其他电路干扰相对较小，而且相对稳定可靠的DC-DC电路，需要对以上电路的原理做如下修改：

1.输入部分：电源输入端需要加电感电容滤波。目的：由于MOS管的开关及电感在瞬间的变化会造成输入电源的波动，尤其是在系统耗电波动较大时，影响更为明显。

2.输出部分：

(1)假定C2的选择的100uF是正确的，我们想得到更小的纹波，可以将100uF的电容改成两颗47uF的电容(基于相同类型的电容);如果100uF电容采用的是铝电解，可以在原来的基础上加一颗10uF的磁片电容或钽电容。

(2)在输出端再加一颗电容和一颗电容对原来的电源做一个LC滤波，会得到一个纹波更小的电源。

PCB布线时，应注意几点：

1.输入电源与MOS的连线要尽可能的粗。

2. Vgs也要粗一点，千万不要以为粗细没关系，(注：一般系统功率相对较低时，输出电流不大，粗细的影响不明显)关键时刻会影响电源的稳定性。

3. CR1，L1尽量靠近Q1。C2尽量靠近L1。

4.反馈电阻的线尽量远离电感L1。

5.反馈电压的地与系统的地尽量的近，保持在一个电位上。

6. CR1的地线千万要粗，在MOS的打开的时间里，L1的电流是由CR1的通路提供，即由地流向L1。

开关电源的发展趋势是集成化与小型化 ,把功率开关与控制电路、反馈电路集成于同一芯片 ,提高开关频率是其关键技术之一;开关频率的提高 ,必须采用高速开关元件 ,降低开关损耗。由于电路存在分布电感和分布电容 ,开关过程会出现较大的电流和电压浪涌 ,使功率器件由于过流或过压而造成损坏;同时也易引起较强的辐射干扰和传导干扰 ,影响周围电子设备的正常工作;且随开关频率的提高 ,开关损耗加大 ,开关电源本身效率和可靠性降低。 若采用 LC谐振电路 ,使加在开关两端的电压或流过开关的电流为正弦波 ,则能降低电路的浪涌电流和电压 ,使开关损耗接近于零 ,这是减小开关损耗、抑制浪涌电压和电流最有效的方式 ,称为谐振开关方式。 介绍一种带电流谐振电路的软开关 DC- DC变换器 ,给出实际电路。

电流谐振电流谐振变换器

主变换电路

主变换电路如图 1所示 ,由

电路工作过程分析

根据开关导通时 i s 的波形 ,可分为半波和全波电流谐振开关 ,图 2所示为全波电流谐振开关 ,其工作过程分为四种状态。 波形见图 3。

电流谐振控制电路的实现

控制电路

采用专用控制器 GP605构成谐振开关电源控制电路。 GP605片内含 VCO和一单稳电路 , VCO是输出频率与输入电压有关的振荡器 ,单稳电路是产生恒定

控制过程

电流谐振实际应用

采用电流谐振开关 ,研制了 200 W部分谐振开关电源 ,其参数为:

电流谐振结束语

世界各地正在大力研制开发新型开关电源 ,不断地向高频化、线路简单化和控制电路集成化方向发展。 采用软开关技术 ,实现 DC- DC功率变换 ,在提高开关频率的同时 ,能有效地抑制电路的电流和电压浪涌 ,减小开关损耗 ,提高电源效率和可靠性 ,是实现开关电源高频化、集成化的一种有效的方法 ,具有较好的应用前景。 2100433B