開關(guān)電源基礎(chǔ)知識(shí)

1、開關(guān)電源就是用通過電路控制開關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓，從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓！轉(zhuǎn)華為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50Hz高很多.所以開關(guān)變壓器可以做的很小，而且工作時(shí)不是很熱！成本很低如果不將50Hz變?yōu)楦哳l那開關(guān)電源就沒有意義開關(guān)電源的工作原理是1. 交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流；2. 通過高頻PWM（脈沖寬度調(diào)制）信號(hào)控制開關(guān)管，將那個(gè)直流加到開關(guān)變壓器初級(jí)上3. 開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓，經(jīng)整流濾波供給負(fù)載；4. 輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目交流電源輸入時(shí)一

2、般要經(jīng)過厄流圈一類的東西，過濾掉電網(wǎng)上的干擾，同時(shí)也過濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾；在功率相同時(shí)，開關(guān)頻率越高，開關(guān)變壓器的體積就越小，但對(duì)開關(guān)管的要求就越高；開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭，以得到需要的輸出；一般還應(yīng)該增加一些保護(hù)電路，比如空載、短路等保護(hù)，否則可能會(huì)燒毀開關(guān)電源ATX電源的主要組成部分EMI濾波電路：EMI濾波電路主要作用是濾除外界電網(wǎng)的高頻脈沖對(duì)電源的干擾，同時(shí)也起到減少開關(guān)電源本身對(duì)外界的電磁干擾，在優(yōu)質(zhì)電源中一般都有兩極EMI濾波電路。一級(jí)EMI電路：交流電源插座上焊接的是一級(jí)EMI電源濾波器電路，這是一塊獨(dú)立的電路板，是交流電輸入后所經(jīng)過的第一組電路，這

3、個(gè)由扼流圈和電容組成的低通網(wǎng)絡(luò)能濾除電源線上的高頻雜波和同相干擾信號(hào)，同時(shí)也將電源內(nèi)部的干擾信號(hào)屏蔽起來，構(gòu)成了電源抗電磁干擾的第一道防線。二級(jí)EMI電路：市電進(jìn)入電源板后先通過電源保險(xiǎn)絲，然后再次經(jīng)過由電感和電容組成的第二道EMI電路以充分濾除高頻雜波，然后再經(jīng)過限流電阻進(jìn)入高壓整流濾波電路。保險(xiǎn)絲能在電源功率太大或元件出現(xiàn)短路時(shí)熔斷以保護(hù)電源內(nèi)部的元件，而限流電阻含有金屬氧化物成分，能限制瞬間的大電流，減少電源對(duì)內(nèi)部元件的電流沖擊。橋式整流器和高壓濾波：經(jīng)過EMI濾波后的市電，再經(jīng)過全橋整流和電容濾波后就變成了高壓的直流電。將輸入端的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖直流電，目前有兩種形式，一種是全橋就是把

4、四個(gè)二極管封裝在一起，一種是用4個(gè)分立的二極管組成橋式整流電路，作用相同，效果也一樣。一般說來，在全橋附近應(yīng)該有兩個(gè)或更多的高大桶狀元件，即高壓電解電容，其作用是將脈動(dòng)的直流電濾除交流成分而輸出比較平穩(wěn)的直流電。高壓電解電容的使用與開關(guān)電路的設(shè)計(jì)有密切關(guān)系，其容量往往是以往電源評(píng)測時(shí)的焦點(diǎn)，但實(shí)際上它的容量和電源的功率毫無關(guān)系，不過增大它的容量會(huì)減小電源的紋波干擾，提高電源的電流輸出質(zhì)量。PFC電路：PFC電路稱為功率因素校正或補(bǔ)償電路，功率因素越高，電能利用率就越大。目前PFC電路有兩種方式，一種是無源式PFC，又稱被動(dòng)式PFC，一種是有源式PFC，又稱主動(dòng)式PFC。無源式PFC是通過一個(gè)工

5、頻電感來補(bǔ)償交流輸入的基波電流與電壓的相位差，迫使電流與電壓相位一致，無源PFC效率較低，一般只有65%-70%，且所用的工頻電感又大又笨重，但由于成本低，仍有許多ATX電源采用這種方式。有源PFC是由電子元器件組成的，體積小，重量輕，通過專用的IC去調(diào)整電流波形的相位，效率大大提高，達(dá)95%以上，但由于成本較高，通常只能在高級(jí)應(yīng)用場合才能看到。開關(guān)三極管與開關(guān)變壓器：開關(guān)電源顧名思義其核心就是開關(guān)二字。開關(guān)三極管和開關(guān)變壓器是開關(guān)電源的核心部件，通過自激式或他激式使開關(guān)管工作在飽和、截止（即開、關(guān)）狀態(tài)，從而在開關(guān)變壓器的副繞組上感應(yīng)出高頻電壓，再經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓后輸出各種直流電壓。開關(guān)

6、三極管和開關(guān)變壓器是ATX電源的核心部件，其質(zhì)量直接影響電源的好壞和使用壽命，尤其是開關(guān)三極管，工作在高反壓狀態(tài)下，沒有足夠的保護(hù)電路，很容易擊穿燒毀。開關(guān)管的品質(zhì)直接決定了電源的穩(wěn)定性，它也是電源中主要的發(fā)熱元件，拆開電源后看到的主散熱片上的兩個(gè)晶體管就是開關(guān)管。度，截面積過小的變壓器容易產(chǎn)生磁飽和而無法輸出較大的功率，各個(gè)繞組的匝數(shù)直接影響輸出的電壓，通常我們無法具體的掌握這些參數(shù)，所以無法準(zhǔn)確的判斷變壓器到底能輸出多大的功率，只有通過電子負(fù)載機(jī)測量才能知道，另外，開關(guān)變壓器的輸出端雖然很多，但其中的某些輸出端使用的卻是相同的繞組，比如+3.3VDC和+5VDC就是這樣，所以當(dāng)+3.3VD

7、C輸出最大電流時(shí)+5VDC就無法輸出很大的電流了，所以我們不能將電源各個(gè)輸出端的功率進(jìn)行簡單的累加。除主變壓器外，一般電源內(nèi)還應(yīng)有兩個(gè)小變壓器，其中一個(gè)將開關(guān)電路控制信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)開關(guān)管進(jìn)行工作，同時(shí)還可以將開關(guān)管工作的高壓區(qū)和集成電路工作的低壓區(qū)進(jìn)行物理隔離。另外一個(gè)完全是一套獨(dú)立的小型開關(guān)電源，這就是我們所說的待機(jī)電路，其輸出的電壓為電源的主電路供電，同時(shí)通過+5VStandBy端輸出到主板來實(shí)現(xiàn)喚醒功低壓整流濾波電路：經(jīng)過高頻開頭變壓器降壓后的脈動(dòng)電壓同樣要使用二極管和電容進(jìn)行整流和濾波，只是此時(shí)整流時(shí)的工作頻率很高，必須使用具有快速恢復(fù)功能的肖特基整流二極管，普通的整流二極管難當(dāng)此

8、任，而整流部分使用的電容也不能有太大的交流阻抗，否則就無法濾除其中的高頻交流成分，因此選擇的電容不但容量要大，還要有較低的交流電阻才行，此外還能見到1、2個(gè)體積碩大的帶磁心的電感線圈，與濾波電容一起濾除高頻的交流成分，保證輸出純凈的直流電。由于低壓整流端需要輸出很大的電流，所以整流二極管同樣會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這些二極管與前面的開關(guān)管都需要單獨(dú)的散熱片進(jìn)行散熱，電源中另一個(gè)散熱片上所固定的就是這些元件。從這些元件輸出的就是各種不同電壓的輸出電流了。穩(wěn)壓和保護(hù)電路：穩(wěn)壓電路通常是從電源輸出端的輸出電壓取樣出部分電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓作比較，比較出的差值經(jīng)過放大后去驅(qū)動(dòng)開關(guān)三極管，調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比，從而達(dá)

9、到電壓的穩(wěn)定。保護(hù)電路的作用是通過檢測各端輸出電壓或電流的變化，當(dāng)輸出端發(fā)生短路、過壓、過流、過載、欠壓等到現(xiàn)象時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，切斷開關(guān)管的激勵(lì)信號(hào)，使開關(guān)管停振，輸出電壓和電流為零，起到保護(hù)作用開關(guān)電源輸出電壓的原因標(biāo)簽：開關(guān)電源明緯電源開關(guān)電源廠分類：綜合電源技術(shù)更新日期：2009-04-0316:131).220V交流電壓輸入和整流濾波電路對(duì)開關(guān)管提供的工作電壓不夠，超出脈寬調(diào)整電路控制范圍。2) 負(fù)載電路存在過流引起開關(guān)電源負(fù)載加重而導(dǎo)致輸出電壓下降。3) 開/關(guān)機(jī)切換錯(cuò)誤，行掃描電路剛開始工作瞬間，開關(guān)電源即處于待機(jī)狀態(tài),此類故障適用于無預(yù)備電源的機(jī)器，CPU電源取自同一個(gè)電源，非

10、副電源提供。4) 開/關(guān)機(jī)接口電路末端因故障處于開機(jī)與待機(jī)之間的狀態(tài)，從而導(dǎo)致開關(guān)電源輸出電壓低于正常值高于待機(jī)值。5 )保護(hù)電路末端因故障進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，使電源進(jìn)入弱振狀態(tài)，引起開關(guān)電源輸出電壓下降。6 ).整流輸出電路中二極管和濾波電容、限流電阻損壞引起輸出電壓低。7 )脈寬調(diào)制電路故障，不能對(duì)開關(guān)電源輸出電壓的變化作出正確的響應(yīng)，對(duì)開關(guān)管基極電壓調(diào)整方向不對(duì)，從而造成開關(guān)電源輸出電壓低。8 )正反饋電路中的正反饋電阻值變化，續(xù)流二極管性能變質(zhì)或恒流源故障，使正反饋量不足，導(dǎo)致振蕩周期變長，振蕩頻率下降，從而引起開關(guān)電源輸出電壓低。9 )它激式開關(guān)電源因未得到行逆程脈沖而工作于低頻狀態(tài)，造成

11、輸出電壓低。2判斷故障的方法與步驟從上述分析的原因看出，引起電壓低的原因涉及到了開關(guān)電源自身的各個(gè)部分和與開關(guān)電源相關(guān)的所有電路，在檢修時(shí)應(yīng)先縮小故障范圍。1)先測開關(guān)管c極電壓，確認(rèn)開關(guān)管供電正常。2)根據(jù)開關(guān)電源各個(gè)輸出端電壓判斷故障。開關(guān)電源有的輸出端電壓正常,有的低于正常值。故障在輸出電壓低的這個(gè)整流輸出電路，應(yīng)對(duì)電路中的限流電阻、整流二極管、濾波電容進(jìn)行檢查代換，若限流電阻發(fā)燙,說明負(fù)載過流，查負(fù)載。開關(guān)電源各路輸出均低。這種情況說明負(fù)載和整流輸出電路均正常，故障在開關(guān)電源的正反饋電路、脈寬調(diào)整、開/待機(jī)電路、保護(hù)電路。輸出電壓有的下降比例大，有的輸出電壓下降比例小。測量結(jié)果說明故障

12、在輸出電壓下降比例大的電路。此時(shí)可斷開此路負(fù)載，如果斷開的是行電路，應(yīng)接假負(fù)載。在斷開負(fù)載后，再測開關(guān)電源各輸出端電壓，若恢復(fù)正常，可判斷所斷電路的負(fù)載有過流現(xiàn)象。若仍不正常，說明故障在該整流濾波電路。3)斷開主負(fù)載、接上燈泡，判斷是否負(fù)載故障。有些收臺(tái)圖閃、帶負(fù)載后電壓不穩(wěn)的機(jī)器，難于鑒別故障是在電源或是負(fù)載時(shí)，可以采用借法”用此電源帶同等尺寸、相同B+電壓的另一臺(tái)機(jī)器行負(fù)載，進(jìn)行判斷。4）保留啟動(dòng)、正反饋、軟啟動(dòng)及負(fù)反饋電路。逐一一取消各種保護(hù)電路、待機(jī)控制電路末端三極管。開機(jī)觀察故障是否消除，來逐步縮小故障范圍。注意：兼有穩(wěn)壓作用的電路不能斷開（例如光電耦合器）。斷開保護(hù)電路時(shí)，須謹(jǐn)慎，

13、并采取防止電壓升高的措施。5）采用替代法、檢修脈寬調(diào)整電路。用自制取樣電路取代原取樣電路，判斷故障范圍。弋換后，電壓恢復(fù)正常，說明故障在取樣電路及光耦電路。電壓仍低，則斷開原取樣電路B十接入點(diǎn)，如果電壓還低，則檢查B+濾波電容,確認(rèn)良好后，可以圈定故障在熱底板部分。先查軟啟動(dòng)電路是否對(duì)開關(guān)管B極分流了。仍不行，查正反饋、負(fù)反饋電路。查熱底板部分的負(fù)反饋方法同檢查電壓高的方法相近，采用迫使B+輸出高的思路（注意改變工作點(diǎn)不能造成B+過高擴(kuò)大故障）?？傊?，在電源的維修中，當(dāng)電壓不穩(wěn)時(shí)可采用逆向思維，電壓高時(shí)使之變低，電壓低時(shí)使之變高，必要時(shí)可采用人為改變工作點(diǎn)電壓。以利于查找故障點(diǎn)，在于維修人員靈

14、活掌握。這里只想為初學(xué)人員起拋磚引玉”的作用。開關(guān)電源中磁性元器件標(biāo)簽：開關(guān)電源明緯電源開關(guān)電源廠分類：綜合電源技術(shù)更新日期：2009-04-0216:46幾乎所有電源電路中，都離不開磁性元器件電感器或變壓器。例如在輸入和輸出端采用電感濾除開關(guān)波形的諧波；在諧振變換器中用電感與電容產(chǎn)生諧振以獲得正弦波電壓和電流；在緩沖電路中，用電感限制功率器件電流變化率；在升壓式變換器中，儲(chǔ)能和傳輸能量；有時(shí)還用電感限制電路的瞬態(tài)電流等。而變壓器用來將兩個(gè)系統(tǒng)之間電氣隔離，電壓或阻抗變換，或產(chǎn)生相位移（3相Y變換）,存儲(chǔ)和傳輸能量（反激變壓器），以及電壓和電流檢測（電壓和電流互感器）?？梢哉f磁性元件是電力電子

15、技術(shù)最重要的組成部分之一。磁性元器件一電感器和變壓器與其他電氣元件不同，使用者很難采購到符合自己要求的電感和變壓器。對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)有一個(gè)在規(guī)定范圍內(nèi)通用的規(guī)范化的參數(shù)，這對(duì)磁性元件來說是非常困難的。而表征磁性元件的大多數(shù)參數(shù)（電感量，電壓，電流，處理能量，頻率，匝比，漏感，損耗）對(duì)制造商是無所適從的。相反，具體設(shè)計(jì)一個(gè)磁性元件在滿足電氣性能條件下，可綜合考慮成本，體積，重量和制造的困難程度，在一定的條件下可獲得較滿意的結(jié)果。由于很難從市場上購得標(biāo)準(zhǔn)的磁性元器件，開關(guān)電源設(shè)計(jì)工作的大部分就是磁性元件的設(shè)計(jì)。有經(jīng)驗(yàn)的開關(guān)電源設(shè)計(jì)者深知，開關(guān)電源設(shè)計(jì)的成敗在很大程度上取決于磁性元件的正確設(shè)計(jì)和制

16、作。高頻變壓器和電感固有的寄生參數(shù)，引起電路中各色各樣的問題，例如高損耗、必須用緩沖或箝位電路處理的高電壓尖峰、多路輸出之間交叉調(diào)節(jié)性能差、輸出或輸入噪聲耦合和占空度范圍限制等等，對(duì)初步進(jìn)入開關(guān)電源領(lǐng)域的工程師往往感到手足無措。磁性元件的分析和設(shè)計(jì)比電路設(shè)計(jì)復(fù)雜得多，要直接得到唯一的答案是困難的。因?yàn)橐婕暗皆S多因素，因此設(shè)計(jì)結(jié)果絕不是唯一合理的。例如，不允許超過某一定體積，有幾個(gè)用不同材料的設(shè)計(jì)可以滿足要求，但如果進(jìn)一步要求成本最低，則限制了設(shè)計(jì)的選擇范圍。因此最優(yōu)問題是多目標(biāo)的，相對(duì)的?；蛟S是最小的體積，最低成本，或是最高效率等等。最終的解決方案與主觀因素、設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)和市場供應(yīng)情況有關(guān)。另

17、一方面，正確的設(shè)計(jì)不只是一般電路設(shè)計(jì)意義上的參數(shù)計(jì)算。還應(yīng)當(dāng)包含結(jié)構(gòu)、工藝和散熱等設(shè)計(jì)，而且是更重要的設(shè)計(jì)。高頻開關(guān)電源的很多麻煩是由于磁性元件工藝、結(jié)構(gòu)和制造不合理引起的。盡管磁性元件設(shè)計(jì)結(jié)果是相對(duì)的，不是唯一的。但至少設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)當(dāng)是合理的。因此,開關(guān)電源設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)有比較好的磁學(xué)基礎(chǔ)。遺憾的是在現(xiàn)今中等專業(yè)學(xué)校和高等院校中磁的講解偏少，尤其是應(yīng)用于開關(guān)電源的實(shí)際磁的概念更少涉及。為此，本書試圖在講清工程電磁的最基本概念的基礎(chǔ)上，介紹磁性材料性能和選用以及高頻條件下磁性元件工作的特殊問題、磁性元件設(shè)計(jì)的一般方法和工藝結(jié)構(gòu)。給初學(xué)者初步提供理論依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),為進(jìn)入黑色藝術(shù)殿堂”打下必要的基礎(chǔ)，

18、并通過自己的不斷實(shí)踐，也成為開關(guān)電源磁性元件的專家。開關(guān)電源標(biāo)簽：開關(guān)電源明緯電源開關(guān)電源廠分類：綜合電源技術(shù)更新日期：2009-04-0116:55開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。開

19、關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。開關(guān)電源的分類人們?cè)陂_關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化

20、的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。以下分別對(duì)兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。2.1DC/DC變換DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton（通用），二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類：（1）Buck電路一一降壓斬波器，其輸出平均電壓U0小于輸入電壓Ui，極性相同。（2）Boost電路升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui，極性相同。（3）BuckBoost電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui,極性相反，電感傳輸。（4）C

21、uk電路降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國VICOR公司設(shè)計(jì)制造的多種ECI軟開關(guān)DC/DC變換器，其最大輸出功率有300W、600W、800W等，相應(yīng)的功率密度為（6.2、10、17）W/cm3，效率為（8090）%。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊RM系列，其開關(guān)頻率為（200300）kHz，功率密度已達(dá)到27W/cm3，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二極管），使整個(gè)電路效率提高到90%。2.2AC/DC變換AC/DC變換是將交流變換為直流，其功

22、率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負(fù)載的稱為整流”功率流由負(fù)載返回電源的稱為有源逆變”AC/DC變換器輸入為50/60HZ的交流電，因必須經(jīng)整流、濾波，因此體積相對(duì)較大的濾波電容器是必不可少的，同時(shí)因遇到安全標(biāo)準(zhǔn)（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動(dòng)作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對(duì)內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計(jì)提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作損耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進(jìn)程，因此必須

23、采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度。AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為，單相、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。開關(guān)電源的選用開關(guān)電源在輸入抗干擾性能上，由于其自身電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（多級(jí)串聯(lián)），一般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過，在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術(shù)指標(biāo)上與線性電源相比具有較大的優(yōu)勢，其輸出電壓穩(wěn)定度可達(dá)（0.51）%。開關(guān)電源模塊作為一種電力電子集成器件,在選用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：3.1輸出電流的選擇因開關(guān)電源工作效率高，一般可達(dá)到80%以上，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)準(zhǔn)確測量或計(jì)算用電設(shè)備的最大吸

24、收電流，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價(jià)格比，通常輸出計(jì)算公式為：ls=Klf式中：Is開關(guān)電源的額定輸出電流；If用電設(shè)備的最大吸收電流；K裕量系數(shù)，一般取1.51.8;3.2接地開關(guān)電源比線性電源會(huì)產(chǎn)生更多的干擾，對(duì)共模干擾敏感的用電設(shè)備，應(yīng)采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，開關(guān)電源均采取EMC電磁兼容措施，因此開關(guān)電源一般應(yīng)帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的HA系列開關(guān)電源，將其FG端子接大地或接用戶機(jī)殼，方能滿足上述電磁兼容的要求。3.3保護(hù)電路開關(guān)電源在設(shè)計(jì)中必須具有過流、過熱、短路等保護(hù)功能，故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選保護(hù)功能齊備的開關(guān)電源模

25、塊，并且其保護(hù)電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配，以避免損壞用電設(shè)備或開關(guān)電源。開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（MnZn）材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs）下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)

26、ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成N+1冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)

27、有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路，走出有中國特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。當(dāng)今開關(guān)電源技術(shù)四大趨勢標(biāo)簽：開關(guān)電源明緯電源開關(guān)電源廠分類：綜合電源技術(shù)更新日期：2009-03-3114:11一、非隔離DC/DC技術(shù)迅速發(fā)展近年來，非隔離DC/DC技術(shù)發(fā)展迅速。目前一套電子設(shè)備或電子系統(tǒng)由于負(fù)載不同，會(huì)要求電源系統(tǒng)提供多個(gè)電壓擋級(jí)。如臺(tái)式PC機(jī)就要求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四種電壓以及待機(jī)的+5V電壓，主機(jī)板上則需要2.5V、1.8V、1.5V甚至1V等。一套AC/DC中不可能給岀這樣多的電壓輸岀，而大多數(shù)低壓

28、供電電流都很大，因此開發(fā)了很多非隔離的DC/DC，它們基本上可以分成兩大類。一類在內(nèi)部含有功率開關(guān)元件，稱DC/DC轉(zhuǎn)換器。另一類不含功率開關(guān)，需要外接功率MOSFET，稱DC/DC控制器。按照電路功能劃分，有降壓的STEP-DOWN、升壓的BOOST，還有能升降壓的BUCK-BOOST或SEPIC等，以及正壓轉(zhuǎn)成負(fù)壓的INVERTOR等。其中品種最多，發(fā)展最快的還是降壓的STEP-DOWN。根據(jù)輸岀電流的大小，分為單相、兩相及多相。控制方式上以PWM為主，少部分為PFM。在非隔離的DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)中，TI公司的預(yù)檢測柵驅(qū)動(dòng)技術(shù)采用數(shù)字技術(shù)控制同步BUCK，采用這種技術(shù)的DC/DC轉(zhuǎn)換效率最

29、高可以達(dá)到97%，其中TPS40071等是其代表產(chǎn)品。BOOST升壓方式也岀現(xiàn)了采用MOSFET代替二極管的同步BOOST的產(chǎn)品。在低壓領(lǐng)域，增加效率的幅度很大，而且正在設(shè)法進(jìn)一步消除MOSFET的體二極管的導(dǎo)通及反向恢復(fù)問題。、開關(guān)電源吹響數(shù)字化號(hào)角目前在整個(gè)的電子模擬電路系統(tǒng)中，電視、音響設(shè)備、照片處理、通訊、網(wǎng)絡(luò)等都逐步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，而最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域了。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭不減，成果也越來越多。在電源數(shù)字化方面走在前面的公司有TI和Microchip。TI公司既有DSP方面的優(yōu)勢，又兼并了PWMIC專業(yè)制造商UNITRODE公司，該公司已經(jīng)用TMS320C28

30、F10制成了通訊用的48V輸岀大功率電源模塊，其中PFC和PWM部分完全為數(shù)字式控制。現(xiàn)在，TI公司已經(jīng)研發(fā)岀了多款數(shù)字式PWM控制芯片。目前主要是UCD7000系列、UCD8000系列和UCD9000系列，它們將成為下一代數(shù)字電源的探路者。它們總體上既包括硬件部分，還要做軟件編程。硬件部分包括PWM的邏輯部分、時(shí)鐘、放大器環(huán)路的模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換以及數(shù)字處理、驅(qū)動(dòng)，同步整流的檢測和處理等。目前在電源領(lǐng)域里的競爭主要還是性能價(jià)格的競爭，所以數(shù)字電源還有很長的路要走，然而電源領(lǐng)域的數(shù)字化的號(hào)角已經(jīng)吹響了。三、初級(jí)PWM控制IC不斷優(yōu)化有源箝位技術(shù)歷經(jīng)十余年經(jīng)久不衰，自從2002年VICOR公司此

31、項(xiàng)專利技術(shù)到期解禁之后，各家公司開發(fā)的新型有源箝位控制IC如雨后春筍般涌現(xiàn)，給用戶提供了充分的選擇?？刂圃缙谟性大槲豢刂萍夹g(shù)的TI，不僅保持了原有的UCC3580系列，又新開發(fā)了性能更優(yōu)越的UCC2891-94，它采用電流型控制方式，綜合了高邊箝位、低邊箝位兩種控制方案，給岀了全新的控制技巧。OnSemi先推岀了低壓(100V)有源箝位的NCP1560控制芯片，隨后又推岀了高壓應(yīng)用的控制芯片NCP1280，它既解決了LCDTV等離子TV電源的要求，現(xiàn)在又直指下一代無風(fēng)扇的PC機(jī)電源。美國NS公司的5000系列中專門有一款LM5025的有源箝位控制IC，連名不見經(jīng)傳的Semtech公司也給岀了有

32、源箝位的控制芯片，型號(hào)是SC4910，可見其背后蘊(yùn)藏著巨大的市場商機(jī)。直到最近TI公司又推岀的有源箝位控制ICUCC2897，已經(jīng)將有源箝位的PWM控制做到了完美無缺。而臺(tái)商飛兆公司則給岀了最廉價(jià)的有源箝位控制IC，即SD7558和SD7559。在大功率領(lǐng)域，全橋移相ZVS軟開關(guān)技術(shù)在解決開關(guān)電源的效率上功不可沒。從TI公司的UC3875至UUCC3895，再從Linear公司的LTC1922至ULTC3722增加了自適應(yīng)檢測技術(shù)，使全橋移相技術(shù)達(dá)到了頂峰。然而，在同步整流技術(shù)普遍應(yīng)用的今天，它卻無法實(shí)現(xiàn)最佳的ZVS同步整流。因?yàn)槿珮蛞葡嚯娐吩诒举|(zhì)上是屬于非對(duì)稱的，它無法實(shí)現(xiàn)完全的ZVS同步整

33、流，由于其開啟和關(guān)斷過程總有一半是硬開關(guān)，因而效率比不上對(duì)稱電路拓?fù)涞腪VS方式的同步整流。最新的科技成果應(yīng)該是INTERSIL公司推岀的PWM對(duì)稱全橋的ZVS控制IC-ISL6752。它既能控制初級(jí)側(cè)的四個(gè)MOS開關(guān)為ZVS工作狀態(tài)，又能準(zhǔn)確地給岀控制二次側(cè)的同步整流為ZVS工作狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。采用這顆IC制作的400W的DC/DC再加上先進(jìn)的功率MOSFET，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到95%。對(duì)于小功率的開關(guān)電源，則仍舊是反激變換器的PWM控制IC,但是它必須要能很好地解決二次側(cè)的同步整流的控制方式。OnSemi公司的NCP1207和NCP1377是高壓AC/DC領(lǐng)域的佼佼者。若能再配上TI公司的反激

34、變換器的同步整流控制IC-UCC27226，則能使它們成為幾乎完美無瑕的高效率電源。低壓DC/DC領(lǐng)域中的反激變換器控制IC中，Linear公司的LTC3806則是上乘之作。LTC3806不僅能控制好PWM，還給岀準(zhǔn)確的二次側(cè)同步整流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，是低壓小功率電源控制IC的杰作。綜上所述，開關(guān)電源設(shè)計(jì)時(shí)可以選擇最佳控制方式和最佳電路拓?fù)?。大功率?yīng)該是全橋ZVS加上二次側(cè)ZVS同步整流，典型控制IC是ISL6752;中等功率到小功率應(yīng)該是有源箝位正激變換ZVS軟開關(guān)配上二次側(cè)的預(yù)檢測柵驅(qū)動(dòng)技術(shù)的同步整流；而小功率應(yīng)該是配好同步整流的反激變換。當(dāng)然，這里沒有絕對(duì)的界限，只是不同的條件下應(yīng)該有相應(yīng)的最佳

35、選擇。四、同步整流技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效從上世紀(jì)90年代末期同步整流技術(shù)誕生以來，開關(guān)電源技術(shù)得到了極大的發(fā)展，采用IC控制技術(shù)的同步整流方案已經(jīng)為研發(fā)工程師普遍接受，現(xiàn)在的同步整流技術(shù)都在努力實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS方式的同步整流。從2002年美國銀河公司發(fā)表了ZVS同步整流技術(shù)之后，現(xiàn)在已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。這種方式的同步整流系巧妙地將二次側(cè)驅(qū)動(dòng)同步整流的脈沖信號(hào)調(diào)為比一次側(cè)的PWM脈沖信號(hào)的上升沿超前，下降沿滯后的方法實(shí)現(xiàn)了同步整流MOS的ZVS方式工作。最新問世的雙輸岀式PWM控制IC幾乎都在控制邏輯內(nèi)增加了對(duì)二次側(cè)實(shí)現(xiàn)ZVS同步整流的控制端子。例如:Linear公司的LTC3722、LTC3723，I

36、NTERSIL公司的ISL6752等。這些IC不僅努力解決好初級(jí)側(cè)功率MOSFET的軟開關(guān)，而且著力解決好二次側(cè)的ZVS方式的同步整流，轉(zhuǎn)換效率可達(dá)94%以上。在非對(duì)稱的開關(guān)電源電路拓?fù)渲?，特別是對(duì)于性能良好的正激電路或正激有源箝位電路，在二次側(cè)的同步整流中，為了實(shí)現(xiàn)ZVS方式的同步整流，消除MOSFET體二極管的導(dǎo)通損耗和反向恢復(fù)時(shí)間帶來的損耗，TI公司的專利技術(shù)“預(yù)檢測柵驅(qū)動(dòng)技術(shù)“在控制芯片中增加了大量的數(shù)字控制技術(shù)，正激電路同步整流的控制芯片UCC27228的誕生使正激電路的效率達(dá)到了前所未有的高效率。再配合好初級(jí)側(cè)的有源箝位技術(shù)之后，使這種最新的電路模式既做到了初級(jí)側(cè)的軟開關(guān)ZVS方式

37、工作，又解決了磁芯復(fù)位及能量回饋，減輕了功率MOSFET的電壓應(yīng)力，還做到了二次側(cè)的ZVS最佳狀態(tài)的同步整流，綜合使用這兩項(xiàng)技術(shù)的中小功率的DC/DC變換器，其效率都在94%以上，功率密度也都能達(dá)到200W/in以上。五、專家觀點(diǎn)：能源緊缺急需節(jié)能政策出臺(tái)目前中國制造的開關(guān)電源占了世界市場的80%，但是高端市場上幾乎沒有我們的份額。我國目前能源緊缺，而電源行業(yè)又是一個(gè)與能源消耗密切相關(guān)的行業(yè)，所以需要政府以及學(xué)會(huì)團(tuán)體應(yīng)該在幾個(gè)方面給電源的發(fā)展方向作岀指導(dǎo)。首先，彩電電源的空載功耗。在城市里很多家庭晚上看完電視后，采用遙控關(guān)斷的方法關(guān)機(jī)，使電力白白消耗。這時(shí)彩電的空載損耗多在3.5W以上，歐洲標(biāo)

38、準(zhǔn)是小于1W，日本標(biāo)準(zhǔn)是小于0.6W。第二，國內(nèi)各個(gè)家電廠商對(duì)于電源的效率要求不高，只要求價(jià)格。例如，DVD生產(chǎn)商在外配電源適配器時(shí)，寧可選擇轉(zhuǎn)換效率不足80%，空載損耗1.5W的49元一臺(tái)的適配器，卻不愿意選擇轉(zhuǎn)換效率90%以上，空載損耗V0.6W的59元一臺(tái)的適配器。目前，我們國家的石油進(jìn)口已經(jīng)超過50%，仍舊是缺油大國，如果私家車再多一些，我們到哪里去弄石油？是否該用法律及政策去鼓勵(lì)企業(yè)和工程師多開發(fā)和生產(chǎn)高效率的電源呢？?開關(guān)電源的分類?標(biāo)簽：開關(guān)電源明緯電源開關(guān)電源廠分類：綜合電源技術(shù)更新日期：2009-03-3021:23?摘要:開關(guān)電源高頻化是發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，

39、并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義關(guān)鍵詞：開關(guān)電源高頻小型1引言隨著電力電子技術(shù)的告訴發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入80年代計(jì)算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計(jì)算機(jī)的電源換代，進(jìn)入90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比

40、率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意

41、義。2開關(guān)電源的分類人們的開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。以下分別對(duì)兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。2.1DC/DC變換DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式T

42、s不變，改變ton（通用），二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類：（1）Buck電路一一降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，極性相同。（2）Boost電路一一升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui,極性相同。（3）Buck-Boost電路一一降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。（4）Cuk電路一一降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓UI,極性相反，電容傳輸。當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國VICOR公司設(shè)計(jì)制造的多種ECI軟開關(guān)DC/DC變換器，其最大輸出功

43、率有300W、600W、800W等，相應(yīng)的功率密度為（6、2、10、17）W/cm3，效率為（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊RM系列，其開關(guān)頻率為（200300）kHz，功率密度已達(dá)到27W/cm3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二極管），是整個(gè)電路效率提高到90%。2.2AC/DC變換AC/DC變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負(fù)載的稱為整流”功率流由負(fù)載返回電源的稱為有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60HZ的交流電，因必須經(jīng)整流、濾波，因此體積相對(duì)較大的濾波電容器是必不可少的，同時(shí)

44、因遇到安全標(biāo)準(zhǔn)（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流輸入側(cè)必須加EMC濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動(dòng)作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對(duì)內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計(jì)提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進(jìn)程，因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度。AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為，單項(xiàng)、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、

45、四象限。3開關(guān)電源的選用開關(guān)電源在輸入抗干擾性能上，由于其自身電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（多級(jí)串聯(lián)），一般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過，在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術(shù)指標(biāo)上與線性電源相比具有較大的優(yōu)勢，其輸出電壓穩(wěn)定度可達(dá)（0.51）%。開關(guān)電源模塊作為一種電力電子集成器件，在選用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：3.1輸出電流的選擇因開關(guān)電源工作效率高，一般可達(dá)到80%以上，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)準(zhǔn)確測量或計(jì)算用電設(shè)備的最大吸收電流，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價(jià)格比，通常輸出計(jì)算公式為：ls=Klf式中：Is開關(guān)電源的額定輸出電流;If用電設(shè)備的最大吸收電流;K裕量系數(shù)，一般取1.51.83.2接地開關(guān)電源比線性電

46、源會(huì)產(chǎn)生更多的干擾，對(duì)共模干擾敏感的用電設(shè)備，應(yīng)采取接地和屏蔽措施，按ICE1000.EN61000.FCC等EMC限制，形狀開關(guān)電源均采取EMC電磁兼容措施，因此開關(guān)電源一般應(yīng)帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的HA系列開關(guān)電源，將其FG端子接大地或接用戶機(jī)殼，方能滿足上述電磁兼容的要求。3.3保護(hù)電路開關(guān)電源在設(shè)計(jì)中必須具有過流、過熱、短路等保護(hù)功能，故在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首選保護(hù)功能齊備的開關(guān)電源模塊，并且其保護(hù)電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配，以避免損壞用電設(shè)備或開關(guān)電源。4開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、

47、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（Mn-Zn）材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs）下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的的可靠性大大

48、提高。模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計(jì)成N+1冗余電源系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn)，若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路，走出有中國特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，為我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。解決開關(guān)電源電磁兼容性的三個(gè)方法標(biāo)簽：開關(guān)電源

49、明緯電源開關(guān)電源廠分類：綜合電源技術(shù)更新日期：2009-03-2817:43解決開關(guān)電源電磁兼容性，可從三個(gè)方面入手：1）減小干擾源產(chǎn)生干擾信號(hào)2）切斷干擾信號(hào)傳播途徑;3）增強(qiáng)受干擾體抗干擾能力。解決開關(guān)電源內(nèi)部電磁兼容性時(shí)，可以綜合運(yùn)用上述三個(gè)方法，以成本效益比及實(shí)施難易性為前提。對(duì)開關(guān)電源產(chǎn)生對(duì)外干擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)干擾、電磁場輻射干擾等，只能用減小干擾源方法來解決。，可以增強(qiáng)輸入輸出濾波電路設(shè)計(jì)，改善有源功率因數(shù)校正（APFC）電路性能，減小開關(guān)電源管及整流續(xù)流二極管電壓電流變化率，采用各種軟開關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降取Ａ?，加?qiáng)機(jī)殼屏蔽效果，改善機(jī)殼縫隙泄漏，并進(jìn)行良好接處

50、理。而對(duì)外部抗干擾能力，如浪涌、雷擊應(yīng)優(yōu)化交流輸入及直流輸出端口防雷能力。通常，對(duì)1.2/50ys開路電壓及8/20ys短路電流組合雷擊波形，因能量較小，可采用氧化鋅壓敏電阻與氣體放電管等組合方法來解決。靜電放電，通常通信端口及控制端口小信號(hào)電路中，采用TVS管及相應(yīng)接保護(hù)、加大小信號(hào)電路與機(jī)殼等電距離，或選用具有抗靜電干擾器件來解決?？焖偎沧冃盘?hào)含有很寬頻譜，很容易以共模方式傳入控制電路內(nèi)，采用防靜電相同方法并減小共模電感分布電容、加強(qiáng)輸入電路共模信號(hào)濾波（如加共模電容或插入損耗型鐵氧體磁環(huán)等）來提高系統(tǒng)抗擾性能。減小開關(guān)電源內(nèi)部干擾，實(shí)現(xiàn)其自身電磁兼容性，提高開關(guān)電源穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以

51、下幾個(gè)方面入手：注意數(shù)字電路與模擬電路PCB布線正確分區(qū)、數(shù)字電路與模擬電路電源正確去耦；注意數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路單點(diǎn)接以減小共阻干擾、減小環(huán)影響；布線時(shí)注意相鄰線間間距及信號(hào)性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_；減小線阻抗；減小高壓大電流電路特別是變壓器原邊與開關(guān)管、電源濾波電容電路所包圍面積；減小輸出整流電路及續(xù)流二極管電路與直流濾波電路所包圍面積；減小變壓器漏電感、濾波電感分布電容；采用諧振頻率高濾波電容器等。MCU與液晶顯示器數(shù)據(jù)線、址線工作頻率較高，是產(chǎn)生輻射主要干擾源；小信號(hào)電路是抗外界干擾最薄弱環(huán)節(jié)，適當(dāng)增加高抗干擾能力TVS及高頻電容、鐵氧體磁珠等元

52、器件，以提高小信號(hào)電路抗干擾能力；與機(jī)殼距離較近小信號(hào)電路，應(yīng)加適當(dāng)絕緣耐壓處理等。功率器件散熱器、主變壓器電磁屏蔽層要適當(dāng)接，綜合考慮各種接措施，有助于提高整機(jī)電磁兼容性。各控制單元間大面積接用接板屏蔽，可以改善開關(guān)電源內(nèi)部工作穩(wěn)定性。整流器機(jī)架上，要考慮各整流器間電磁耦合、整機(jī)線布置、交流輸入中線、線及直流線、防雷線間正確關(guān)系、電磁兼容量級(jí)正確分配等。開關(guān)電源對(duì)內(nèi)、外干擾及抗干擾中，共模信號(hào)與開關(guān)器件工作方式、散熱器安裝及整機(jī)PCB板與機(jī)殼連接有相當(dāng)復(fù)雜關(guān)系，共模信號(hào)一定條件下又可轉(zhuǎn)變成差模信號(hào)。解決共模干擾最簡單方法是解決好各電路單元及整機(jī)端口、機(jī)殼間問題。整機(jī)屏蔽難以實(shí)施且成本較高，無

53、可奈何情況下才采用該措施。開關(guān)電源的原理和發(fā)展趨勢標(biāo)簽：開關(guān)電源明緯電源開關(guān)電源廠分類：綜合電源技術(shù)更新日期：2009-03-2715:40第一節(jié)高頻開關(guān)電源電路原理高頻開關(guān)電源由以下幾個(gè)部分組成：一、主電路從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括：1、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。2、整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級(jí)變換。3、逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。4、輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。二、控制電路一方面從輸出端

54、取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提供的數(shù)據(jù)，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。三、檢測電路除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表數(shù)據(jù)。四、輔助電源提供所有單一電路的不同要求電源。第二節(jié)開關(guān)控制穩(wěn)壓原理開關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開，在開關(guān)K接通時(shí)，輸入電源E通過開關(guān)K和濾波電路提供給負(fù)載RL，在整個(gè)開關(guān)接通期間，電源E向負(fù)載提供能量；當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，輸入電源E便中斷了能量的提供。可見，輸入電源向負(fù)載提供能量是斷續(xù)的，為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供，開關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲(chǔ)能裝置，在

55、開關(guān)接通時(shí)將一部份能量儲(chǔ)存起來，在開關(guān)斷開時(shí)，向負(fù)載釋放。圖中，由電感L、電容C2和二極管D組成的電路，就具有這種功能。電感L用以儲(chǔ)存能量，在開關(guān)斷開時(shí)，儲(chǔ)存在電感L中的能量通過二極管D釋放給負(fù)載，使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量，因二極管D使負(fù)載電流連續(xù)不斷，所以稱為續(xù)流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示：EAB=TON/T*E式中TON為開關(guān)每次接通的時(shí)間，T為開關(guān)通斷的工作周期（即開關(guān)接通時(shí)間TON和關(guān)斷時(shí)間TOFF之和）。由式可知，改變開關(guān)電源接通時(shí)間和工作周期的比例，AB間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不

56、變。改變接通時(shí)間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為時(shí)間比率控制”（TimeRatioControl,縮寫為TRC）。按TRC控制原理，有三種方式：一、脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation,縮寫為PWM）開關(guān)周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。二、脈沖頻率調(diào)制（PulseFrequencyModulation,縮寫為PFM）導(dǎo)通脈沖寬度恒定，通過改變開關(guān)工作頻率來改變占空比的方式。三、混合調(diào)制導(dǎo)通脈沖寬度和開關(guān)工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。第三節(jié)開關(guān)電源的發(fā)展和趨勢1955年美國羅耶（GH.Roger）發(fā)明的自激振蕩

57、推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開端，1957年美國查賽（JenSen）發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，1964年美國科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開關(guān)電源的設(shè)想，這對(duì)電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。到了1969年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復(fù)時(shí)間的縮短等元器件改善，終于做成了25千赫的開關(guān)電源。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。目前市場上出售的開關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的100kHz、用MOS-FET制成的500kHz電源，雖已實(shí)用化，但其頻率有待進(jìn)一步提高。要提高開關(guān)頻率，就要減少開關(guān)損耗，而要減少