Introduction to Power Supplies (电源技术白皮书)

Virtually  every  piece  of  electronic  equipment,  e.g.,  computersand  their  peripherals,  calculators,  TV  and  hi-fi  equipment,and  instruments,  is  powered  from  a  DC  power  source,be  it  a  battery  or  a  DC  power  supply.  Most  of  this  equipmentrequires  not  only  DC  voltage  but  voltage  that  is  also  wellfiltered  and  regulated.  Since  power  supplies  are  so  widelyused  in  electronic  equipment,  these  devices  now  comprise  aworldwide  segment  of  the  electronics  market  in  excess  of  $5billion  annually.There  are  three  types  of  electronic  power  conversion  devicesin  use  today  which  are  classified  as  follows  accordingto  their  input  and  output  voltages:  1)  DC/DC  converter;  2)  theAC/DC  power  supply;  3)  the  DC/AC  inverter.  Each  has  itsown  area  of  use  but  this  paper  will  only  deal  with  the  first  two,which  are  the  most  commonly  used.A  power  supply  converting  AC  line  voltage  to  DC  power  mustperform  the  following  functions  at  high  efficiency  and  at  lowcost:1.  Rectification:  Convert  the  incoming  AC  line  voltage  toDC  voltage.2.  Voltage  transformation:  Supply  the  correct  DC  voltagelevel(s).3.  Filtering:  Smooth  the  ripple  of  the  rectified  voltage.4.  Regulation:  Control  the  output  voltage  level  to  a  constantvalue  irrespective  of  line,  load  and  temperaturechanges.5.  Isolation:  Separate  electrically  the  output  from  the  inputvoltage  source.6.  Protection:  Prevent  damaging  voltage  surges  fromreaching  the  output;  provide  back-up  power  or  shutdown  during  a  brown-out.An  ideal  power  supply  would  be  characterized  by  supplyinga  smooth  and  constant  output  voltage  regardless  of  variationsin  the  voltage,  load  current  or  ambient  temperature  at100%  conversion  efficiency.  Figure  1  compares  a  real  powersupply  to  this  ideal  one  and  further  illustrates  some  powersupply  terms.