在之前的文章中，我们讨论了电阻器、电容器、电感器和变压器等无源电子元件。无源元件在设计各种模拟电路时特别有用。

现代电子产品的真正乐趣始于半导体和数字电子产品。电子学就是关于信号（以电压或电流的形式）以及通过组件和电路处理信号。通过将电子信号处理为二进制值（0 和 1，或低和高），半导体电子学成为可能。半导体电子学将信号处理为二进制值的这种应用导致以数字电子学的形式实现布尔逻辑。因此开始使用电子设备进行“计算”。很快，工程师和研究人员设计出测量各种物理量的方法，方法是将它们转换为模拟电信号并将这些模拟信号数字化为数字值。他们还设计了将数字信号转换为等效模拟电信号的方法。现在，

大多数现代电子学都是关于“电子计算”及其在现实世界中的应用。电子计算与显示技术和输入/输出电子设备相结合导致了通用计算机的发展。电子计算与各种通信技术相结合，导致了电信、电视和互联网技术的发展。电子计算与无线通信和传感器的结合导致了移动电子产品和可穿戴设备的发展。电子计算与传感器和执行器的结合导致了嵌入式系统、机器人和自动化等应用的发展。

但是，在我们开始永无止境的半导体和数字电子之旅之前，最好对电源有一些基本的了解。它是为任何电子电路或设备提供生命的电源。每个电子电路或设备本质上都需要有一个电源部分，或者可能需要作为负载连接到外部电源电路。

电源可以是输电线路（市电）、机电系统（交流发电机和发电机）、太阳能或电池和电池等存储设备。电源是电源转换器，可将电源的电能转换为适合负载电路的电压、电流和频率。电源可以是交流电或直流电。与发电机和电源一样，电力提供交流电，而电池和太阳能设备提供直流电。电源电路可以从交流或直流电源输入功率，并输出转换成适合负载的交流或直流功率。因此，电源电路可分为 AC-to-AC、AC-to-DC、DC-to-DC 和 DC-to-AC 电源。

各种交流到交流电源包括可变交流电源、隔离变压器和变频器。交流转直流电源是最常见的。一些交流转直流电源包括未稳压线性直流电源、线性稳压直流电源（台式电源）、开关稳压电源和纹波稳压电源。基于电池的电源、太阳能电源和 DC-DC 转换器是 DC-DC 电源的示例。基于电池的电源和太阳能电源用于直接为电子电路供电，而 DC-DC 转换器通常用于将输入直流电转换为不同电平以馈送同一设备中的不同电路，而不是使用不同的 AC-to-用于获得不同电压/电流水平的直流电源。逆变器、发电机、

可变交流电源
可变交流电源是使用变压器或可调自耦变压器设计的。这些用于将交流电压转换为交流电压电平。可以使用具有多个绕组或抽头的变压器来设计此类电源，否则可以使用可调自耦变压器。这些电源转换交流电压和电流水平，同时电源频率保持不变。

变频器
变频器用于转换交流电源的频率。这些可以使用机电设备（例如电动发电机组）或借助整流器-逆变器组进行设计。整流器首先将交流电转换为直流电，然后逆变器将直流电转换回不同频率的交流电。

隔离变压器
隔离变压器用于交流到交流电源，其中电源和负载电路之间需要阻抗匹配。隔离变压器通常不转换电源的电压电平或频率。这些在连接平衡和不平衡电路时很有用。

这些隔离变压器用于升高或降低电压，同时通过 CE 认证的增强绝缘保持电源和输出电路隔离。（图片：信号变压器）

未稳压线性电源
未稳压线性电源是简单的交流转直流电源。这些是使用降压变压器、整流器、滤波电容器和泄放电阻器设计的。首先，变压器将线路电压转换为所需的交流电压电平。然后使用半波或全波整流器将降压后的交流电压转换为直流电压。整流器采用二极管设计。来自整流器的脉动 DC 使用滤波电容器进行平滑处理。可以在滤波电容上并联泄放电阻进行保护。

非稳压电源简单耐用。但是，它们的输出电压可能会因输入电压或负载电流的变化而变化。所以，这些都不太靠谱。此外，这些只能设计为输出固定电压和电流。

线性稳压电源
线性稳压电源是交流转直流电源。这些与未调节（强力）电源相同，只是它们使用在有源或线性区域中工作的晶体管电路代替泄放电阻器。该有源晶体管级可输出不同的精确直流电压电平。有几种可用的稳压器 IC，其中集成了有源晶体管电路。线性稳压电源稳定、安全、可靠、无噪音。有适用于各种输入和输出电压的稳压器 IC，它们输出固定的直流电压。这些电源的主要缺点是它们的成本、尺寸和能效。这些电源由于功率耗散而损失大量能量，可能需要使用带稳压器 IC 的散热器。

Acopian Power Supplies的线性电源（顶部）比同样来自 Acopian 的同类开关电源（底部）大和重十倍，但线性单元具有开关电源无法比拟的有益属性。

开关稳压电源
开关稳压电源是复杂的 AC-DC 电源，往往结合了非稳压电源和稳压电源的优点。在 SMPS 中，线路电压被整流为直流，然后在开关晶体管的帮助下再次转换为方波交流。这个高频方波然后被降压或升压，然后再次被整流。整流后的直流电压在提供给负载之前被过滤。

纹波稳压电源
纹波稳压电源是非稳压 AC-DC 电源的改进型。它是通过将非稳压电源与工作在饱和区的晶体管电路相结合而设计的。晶体管电路将直流电传输到电容器以维持电压水平。纹波稳压电源的主要优点是它的能效。

可调稳压电源
线性稳压电源可以通过在末级使用可变电阻器进行修改，以提供一系列可调电压。可变电阻器可以将输出电压降低到可调值。这种可调电源然后可以提供从零到由电源调节的最大电压范围内的电压。对称线性稳压电源也可以修改为提供负极性电压。

电池和太阳能电源
电池、电池和太阳能电池板提供直流电源。来自存储设备或太阳能电池板的电力需要首先被过滤以去除脉动波纹。然后可以使用稳压器 IC 将其调节到所需的直流电压电平。如果需要提高电池或太阳能电池板的电源电压，可以使用晶体管作为放大器来完成。

直流到直流转换器
直流到直流转换器用于升高或降低直流电压。DC-DC转换器可以是半导体、机电或电化学类型。DC-to-DC SMPS，如推挽转换器、降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器，是半导体型 DC-DC 转换器的一些示例。这些电源通常用于转换直流电（从主电源或其他交流电源整流）以提供不同的直流电平，而不是在设备中使用许多交流到直流电源。

SMD 中的 2 W 直流-直流电源示例（图片：Recom）。

直流转交流电源
这些类型的电源通常用于备用电源。逆变器、UPS 和发电机是此类电源系统的示例。

电子爱好者和工程师最常使用的是线性稳压电源和电池电源。其他类型的电源一般是为特定的应用或电路而设计和生产的。某些电路可能需要使用太阳能电池板设计电源。

对于初学者来说，从提供12V、9V、5V和3V等常用直流电压的线性稳压电源入手总是很方便的。对于便携式电路，使用基于电池的稳压电源可以实现相同的电压。基于电池的稳压电源可能需要定期更换电池。因此，提供常用直流电压电平的线性稳压电源最适合原型设计和测试电子电路。如果需要，生产电路可以由电池或基于太阳能电池板的电路供电。

在下一篇文章中，我们将讨论电芯和电池组。

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