開關(guān)電源 文獻綜述

1、開關(guān)電源-文獻綜述引言在計算機,電子儀表和通訊系統(tǒng)中應用極為廣泛的開關(guān)電源,在近半個世紀的發(fā)展過程中,因具有輕小,高效等優(yōu)點而逐漸取代傳統(tǒng)技術(shù)制造的連續(xù)工作電源,成為電子電源中的主流產(chǎn)品。人們在開關(guān)電源的技術(shù)領域里,一邊開發(fā)相關(guān)電子技術(shù),一邊開發(fā)新型功率材料和元器件,兩者相互促進推動著開關(guān)電源向輕小薄低噪聲高可靠抗干擾方向發(fā)展,每年超過兩位數(shù)的增長率。開關(guān)電源分為AC/D C和DC/A C兩大類。主要應用于計算機,通訊辦公室,控制設備,電子儀器等投資類產(chǎn)品及電視機,攝像機,VC D,電子游戲機等消費類產(chǎn)品。目前全球開關(guān)電源制造商約500家。據(jù)國外專家預計,世界開關(guān)電源的銷量額將由1992年的8

2、4億美元猛增至1999年得166億美元,刺激開關(guān)電源市場進一步擴大并將繼續(xù)推動開關(guān)電源技術(shù)進步的主要用戶是計算機及外圍設備,另外,快速發(fā)展的通訊及消費市場也正逐漸引起開關(guān)電源制造商的關(guān)注。因此,研究開關(guān)電源是非常有必要的,對于我們以后的發(fā)展是很有幫助的。因此,本文將圍繞開關(guān)電源的高效性,可靠性,模塊化,穩(wěn)定性,低噪聲,抗電磁干擾及應用等方面展開詳細論述,論述是將借鑒近年來大量的文獻,以此增加說服力。正文開關(guān)電源的功率和效率問題為了使開關(guān)電源輕,小,薄,高頻化(開關(guān)電源頻率達兆赫級是必然發(fā)展趨勢。而高頻化有必然使傳統(tǒng)的PWM開關(guān)功耗加大,效率降低,噪聲也提高了,達不到高頻,高效的預期效益,因此實

3、現(xiàn)零電壓導通,零電流關(guān)斷軟開關(guān)技術(shù)成為開關(guān)電源的主流。采用軟開關(guān)技術(shù)可使效率達到85%88%。開關(guān)電源是電源的發(fā)展方向,但是開關(guān)電源功率因數(shù)很低,它的輸入電流波形嚴重畸變,所含諧波對電網(wǎng)有干擾,股提高功率因數(shù),抑制諧波,減小對電網(wǎng)的干擾是重要的課題。通常抑制諧波,改善功率因數(shù)的三種常用方法是串聯(lián)諧振濾波器,并聯(lián)諧振濾波器,升壓式變換器。其中有源式升壓式變換器是提高功率因數(shù)的最好的方法。高可靠性開關(guān)電源比連續(xù)工作電源使用的元器件多數(shù)十倍,因此降低了可靠性。從壽命角度出發(fā),電解電容器,光耦合器及排風扇等的壽命決定著電源的壽命。追求壽命的延長要從設計方面著手,而不是依賴于用方。大部分通過降低結(jié)溫,減

4、少器件的電應力,降低運行電流等措施使其DC/DC開關(guān)電源系列產(chǎn)品的可靠性大大提高,產(chǎn)品平均無故障工作時間高達1000000h以上。穩(wěn)定性開關(guān)電源設計重點有兩點:一是磁路設計,二是穩(wěn)定性設計,重點解決的是輸出電壓的品質(zhì)問題。穩(wěn)定型設計的好壞直接決定開關(guān)電源啟動特性,輸入電壓越變響應特性,負載躍變響應特性,高低溫穩(wěn)定性,生產(chǎn)和調(diào)試難易度。解決控制環(huán)路穩(wěn)定性的方法有一,分析法,在總體分析時,要求所有的參數(shù)要精確地等于規(guī)定值是不可能的,尤其是電感值,在整個電流變化范圍內(nèi),電感值不可能保持常數(shù)。二,經(jīng)驗法這種方法是控制環(huán)路采用具有低頻主導極點的過補償控制放大器組成閉路來獲得初始穩(wěn)定性。然后采用瞬時脈沖負

5、載方法來補償網(wǎng)絡進行動態(tài)優(yōu)化,這種方法快而有效?？闺姶鸥蓴_能力開關(guān)電源產(chǎn)生的對外干擾,如電源線諧波電流,電源線傳導干擾等,可以用減小抗干擾源方法解決。開關(guān)電源的電磁干擾抑制措施主要有:(1屏蔽技術(shù),利用屏蔽技術(shù)來阻擋或減小電磁能量傳輸?shù)囊环N重要技術(shù),在開關(guān)電源中,可發(fā)出電磁波的原件是指變壓器,電感器,功率器件等,通常在其周圍用銅板或鐵板作為屏蔽等。(2E MI濾波,在抑制開關(guān)電源傳導干擾方面,具有明顯效果由于電源線中同時存在共模干擾和差模干擾,所以濾波器有共模和差模濾波電路綜合構(gòu)成。(3接地技術(shù),為電路或系統(tǒng)提供一個零電位參考點,接地有三種基本類型:安全接地,工作接地,屏蔽接地。安全接地是以安

6、全為目的的保護地線,常與金屬機殼機架連接。工作接地是指為設備中各個電路提供穩(wěn)定的零點電位。為了抑制干擾,電纜,變壓器等屏蔽需要接地,相應的稱為屏蔽地線。開關(guān)電源的應用一電視用高壓開關(guān)電源設計一種用于數(shù)字彩電的小功率高壓開關(guān)電源的基本工作原理,該開關(guān)電源采用了高壓發(fā)生電路與行掃描相分離的獨立結(jié)構(gòu)。獨立振蕩器產(chǎn)生的開關(guān)信號提供給開關(guān)管,推動高壓變壓輸出C RT管所需要的陽極高壓,并通過對陽極高壓取樣,控制振蕩信號頻率,以達到穩(wěn)定高壓的目的,徹底解決了大屏幕顯像管所需的陽極高壓及其穩(wěn)定性問題。這種設計在陽極高壓為30K V,輸出電流在 2.5m A時,陽極電壓跌落在0.3K V以下,該開關(guān)電源具有體

7、積小,輸出高壓穩(wěn)定的特點,特別適用于C RT管數(shù)字彩電顯像管陽極所需高壓或高壓穩(wěn)定性要求較高的設備。二利用開關(guān)電源解決側(cè)色色差計的穩(wěn)定性問題國產(chǎn)測量儀器長期以來一直存在著穩(wěn)定性與可靠性差的問題。傳統(tǒng)的解決方法是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源但其效率低,存在著體積大且笨重的工頻變壓器,發(fā)熱多散熱慢。開關(guān)穩(wěn)壓電路主要有開關(guān)調(diào)整管,儲能變壓器,穩(wěn)壓控制電路,激勵脈沖產(chǎn)生電路組成,它直接丈220V/50Hz交流電整流成約300V的直流電壓,然后進行直流直流變換,丈300V直流電壓變換成各種所需值得直流輸出電壓。根據(jù)測色色差計的要求,選擇自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源,即RCC式變換電路。這種電路適合50W以下輸出容量的電源,

8、而采用自激式,無需振蕩電路,元件少結(jié)構(gòu)簡單。在開關(guān)電源的工作下,解決了長期以來測色色差計在的難題,使其成為了一個實用,可靠且較為先進的測色計量儀器。文獻綜述結(jié)論開關(guān)電源的未來發(fā)展特別光明,開關(guān)電源正接近成為理想電源,現(xiàn)在新格式的數(shù)碼音源和數(shù)字放大器發(fā)展很快,必將成為未來的主流。而數(shù)字功放的核心就是開關(guān)放大電路,自然而然就只有開關(guān)電源能與之門當戶對了。從特征和潛力來看門開關(guān)電源是有可能成為我們心目中的理想電源的。它具有高能,高效,低失真,低內(nèi)阻,高精度,高穩(wěn)定度,等優(yōu)點,必將成為未來電源的流。參考文獻(1周以琳,戰(zhàn)智濤,江海波,郭彬,青島科技大學,自動化與電子工程學院防火卷簾門瞬間大功率交流備用

9、電源設計(2王其崗,榮焱,航天科技集團五院五一O所,甘肅蘭州開關(guān)電源穩(wěn)定性計(3胡威捷,北京理工大學顏色科學與工程國家專業(yè)實驗室,北京利用開關(guān)電源解決測色色差計的穩(wěn)定性問題(4馮建卿,蘇州大學,電子信息學院,江蘇,蘇州開關(guān)電源的電磁干擾抑制探討(5嚴志豪,王祥斌,陜西康佳電子有限公司,陜西,咸陽數(shù)字電視用高壓開關(guān)電源設計(6史立生,尹成群,華北電力學院電子系,保定開關(guān)電源功率因數(shù)校正分析(7鄭英蘭,李兵,沈陽職業(yè)技術(shù)學院電氣工程系,遼寧沈陽低電壓大電流開關(guān)電源的設計(8鈕大安,西南自動化研究所綿羊CRT彩色顯示器開關(guān)電源電路分析與維修(二(9王曉秋,北京電力電子研究開發(fā)中心,提高開關(guān)電源功率因

10、數(shù)的方法(10Sure sh H aih ar an D esi gn S ing le-Swi tch Fo rwa rdConv ert er 2005(10(11Wahl ers R L;H uan g C Y D;He inz M R Lo w pro fil e LT CCtran sfo rme rs 外文會議 2002(12KUIS MAL M Var iab le f req uen cy s wit chi ng in pow ersupp ly EMI-co ntr ol:an ove rv iew ae ros pac e a nd elec tro nic sy ste ms mag azi ne 2003(18(13HIRA KI E;TAN AKA T;NA KAO KA M Zer o-v olt age a ndzero-cu rre nt sof t-s wit chi ng PWM In ve rte r(14TOKI N.T ran sfo rme rs/cho ke(