低壓電器基礎(chǔ)知識解讀

1、低壓電器基礎(chǔ)知識，各種低壓電器（包括低壓開關(guān)、熔斷器、低壓斷路器、安全繼電器、常用繼電器、接觸器、啟 動器、漏電保護(hù)器及電子電器）的主要特性、技術(shù)參數(shù)及 技術(shù)數(shù)據(jù)， 各種低壓電器的選用、 維護(hù)及故障的分析和處 理。目錄1 控制按鈕 在比較大型的機(jī)床設(shè)備中， 為了操作方便， 常要求能在多個地點(diǎn)進(jìn)行控制。 實(shí)現(xiàn)多地點(diǎn)控制的方法是： 將分散在各個操作站上的起動按鈕引線并聯(lián)連接， 停止按鈕的引 線作串聯(lián)連接。 數(shù)控機(jī)床的控制面板及按鈕功能介紹 本期講座將主要介紹數(shù)控機(jī)床的控制面板卜各種按鈕開關(guān)的功能。這部分內(nèi)容主要是供數(shù)控機(jī)床 實(shí)際操作人員參考。由于不同類型的數(shù)控機(jī)床用戶，根據(jù)各自生產(chǎn)的產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)模

2、及工藝流程，對于數(shù) 控機(jī)床操作工的要求是不完全相同的。而這里介紹的只是一般通用的數(shù)控機(jī)床上一些常用控制按鈕所具備 的功能，因此，如同在前兒講中反復(fù)強(qiáng)調(diào)的，這里介紹的內(nèi)容絕不能代替每臺機(jī)床本身的產(chǎn)品說明書，以 及數(shù)控機(jī)床供應(yīng)商所提供的培訓(xùn)。操作人員必須根據(jù)自己的工作性質(zhì)及具體要求，通過仔細(xì)閱讀機(jī)床產(chǎn)品 說明書， 以及實(shí)際的動手操作， 來詳細(xì)了解和真正掌握自己所操作的數(shù)控機(jī)床上各個按鈕開關(guān)的具體功能。 數(shù)控機(jī)床控制面板按鈕 （開關(guān)） 一般分為兩個組成部分控制部分與操作部分。下面即分別介紹 這兩類按鈕的功能。1數(shù)控機(jī)床控制功能按扭介紹 控制部分按鈕的基本任務(wù)是通過顯示屏進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。例如：直接輸入加

3、工程序；編輯或改動儲 存在控制器內(nèi)的程序；輸入及調(diào)整刀具修正值，等等。另外，通過控制部分面板中的按鈕，可以在顯示屏 上顯示各種機(jī)床的狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如各運(yùn)動軸的即日寸位置，主軸卜的刀具號以及控制系統(tǒng)的其他參數(shù)。下面列出些屬于控制功能部分的按鈕，并簡單介紹一下其功能： 控制面板上的電源開關(guān)按鈕。注意，此按鈕僅為控制器的電源開關(guān)。機(jī)床本身有一個總電源開關(guān)，但不在 控制面板上。需將總開關(guān)接通后，控制器電源開關(guān)才能起作用?！綪OSITION 】“位置”按鈕。按動此鈕，顯示屏上顯示各運(yùn)動軸的即時位置。包括“機(jī)器坐標(biāo)” 和“加工坐標(biāo)”值?！綪ROGRAM 】“程序”按鈕。將正在執(zhí)行的加工程序顯示在顯示屏上。可

4、用于編輯和改動程序。 也可用于自動運(yùn)轉(zhuǎn)過程中監(jiān)視程序。【OFFSET】“修正值”按鈕。將修正值數(shù)據(jù)頁面顯示在顯示屏上。操作人員可以輸入或調(diào)整修正 值。【INPUT 】“輸入”鍵。將數(shù)據(jù)輸至控制器，相當(dāng)于普通電腦的“回車鍵?！綬EST】“重置”鍵。若在編輯程序時，按動此鍵，將使光標(biāo)回到程序起始點(diǎn)；若在程序執(zhí)行期 間按動此鍵，將終止執(zhí)行程序，所有正在執(zhí)行的指令將被立即取消。【A 】-【Z】字母鍵。輸入字母用。其功能與一般電腦鍵盤相同（但通常無小寫 ）?！?】-【O】數(shù)字鍵。輸人數(shù)字用。光標(biāo)控制鍵。通過按動相應(yīng)鍵，可移動顯示屏上光標(biāo)的位置。2數(shù)控機(jī)床操作部分按鈕 （開關(guān) ）功能介紹通過操作部分按鈕

5、（開關(guān) ），可以對數(shù)控機(jī)床作直接的機(jī)械調(diào)整，以改變其工作狀態(tài)。例如，在許多數(shù)控 機(jī)床控制面板上有類似于手動機(jī)床上的搖手柄及選擇運(yùn)動軸及其方向的開關(guān)， 并且可以快速移動各運(yùn)動軸。 另外，也可以通過按鈕來啟動主軸順時針或逆時針轉(zhuǎn)動和調(diào)整轉(zhuǎn)速?？刂泼姘迳系牟僮鞑糠职粹o又可以分為三部分，分別介紹如下。（1）模式選擇按鈕【EDIT 】“編輯”模式。在輸入或修改加工程序時，必須選擇此模式?！綢MEMORY 】或【 AUTO 】“執(zhí)行”模式。只有在選擇了此模式后，所要執(zhí)行的程序才能被啟動?！綧DI 】“人工輸人數(shù)據(jù)”(Manual Data Inout) 模式。此模式允許操作人員將程序指令單獨(dú)地，直接由鍵盤

6、輸入控制器，并獨(dú)立執(zhí)行該指令?！綧ANUAL 】或【 JOG】“手動操作”模式。在此模式下，數(shù)控機(jī)床能夠如同手動機(jī)床一樣操作。 【TAPE】“穿孔帶”操作模式。這種模式已不常見。它用于直接執(zhí)行老式的穿孔紙帶所儲存的程 序?，F(xiàn)已很少使用。操作功能按鈕 (開關(guān) )部分【 CYCLE START 】“程序起動”鍵。按動此鍵，程序開始執(zhí)行(運(yùn)轉(zhuǎn) )。【ZERORETURN 】“回零”鍵。用于機(jī)床啟動時，將各運(yùn)動軸回零?！?FEEDHOLD 】“運(yùn)動暫?！卑粹o。在程序的執(zhí)行過程中，旦按動此按鈕，所有運(yùn)動軸都將暫 停移動，而其他功能將照常運(yùn)轉(zhuǎn)?！綟EED RATE OVERRIDE 】“進(jìn)給速度”人工控制

7、旋鈕。操作人員可通過該旋鈕人為改變程序指 令所規(guī)定的移動速度 (G01)。一般變化間隔為 10，控制范圍從 0 200?！綬APID TRA VERSE OVERRIDE 】“快速移動速度”人工控制旋鈕。操作人員可通過該旋鈕人為 改變程序指令所規(guī)定的快速移動速度 (GOO) 。一般變化間隔為 10，控制范圍從 0 200?！綞MERGENCY STOP】“緊急制動”按鈕。一旦按動此按鈕，相當(dāng)于總電源被切斷，機(jī)床所有 運(yùn)動及正在執(zhí)行的功能將被立即停止。執(zhí)行條件選擇開關(guān)部分：這部分開關(guān)有“開關(guān)”兩種狀態(tài)。“開”為該條件被執(zhí)行，而“關(guān)”則為不執(zhí)行?！綝RYRUN 】“干運(yùn)轉(zhuǎn)”條件。所謂“干運(yùn)轉(zhuǎn)” ，

8、指的是程序在機(jī)器不裝載被加工件的條件下 運(yùn)轉(zhuǎn)。此條件一般用于程序試運(yùn)轉(zhuǎn) (Debug) 階段。【 SINGLE BLOCK 】“單語句運(yùn)轉(zhuǎn)” 條件。當(dāng)此條件被執(zhí)行時， 操作人員每按一次 “程序啟動 (Cycle Start)”鍵，控制器只執(zhí)行一條程序指令語句。只有在程序再次啟動后，控制器才會執(zhí)行下一條語句。此條 件一般用于程序試加工階段?！綧ACHINE LOCK 】“機(jī)器鎖住”條件。當(dāng)此選擇開關(guān)處于“開”的狀態(tài)時，機(jī)床所有運(yùn)動軸將 被“鎖住”，無軸向移動。而其他功能仍照常運(yùn)轉(zhuǎn)。此條件一般用于程序試運(yùn)轉(zhuǎn)(Debug)階段?！綩PTIONAL BLOCK SKIP 】“程序語句選擇性省略”條件。

9、在數(shù)控加工程序中，這是一個常用 的條件功能。當(dāng)程序語句前端加有斜線“”時，該語句就成為“可省略(跳過 )”的語句。當(dāng)“程序語句選擇性省略”開關(guān)處于“開”的位置時，程序在執(zhí)行過程中，將不執(zhí)行 (跳過)帶有“”的語句；若此開關(guān)處于“關(guān)”的位置時，則帶有“”的語句仍被正常執(zhí)行?！綩PTIONAL STOP 】“選擇性暫?！睏l件。在前述內(nèi)容中已經(jīng)提到，“M01 ”是“選擇性暫停 指令。這里指的就是，當(dāng)“選擇性暫?！遍_關(guān)處于“開 的位置時，程序在執(zhí)行過程中，將在“ M01 ”處 暫停；若此開關(guān)處于“關(guān)”的位置，則程序?qū)⑻^“M01 ”，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2 開關(guān)電源 收起 編輯本段 控制按鈕控制按鈕是一種結(jié)構(gòu)簡單

10、、應(yīng)用廣泛的 主令電器 ，是用來段時間接通或短開小 電流電路的手動主令電器 .編輯本段 開關(guān)電源開關(guān)電源 是利用現(xiàn)代 電力電子技術(shù) ， 控制開關(guān) 管開通和關(guān)斷的時間比率，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，這為開關(guān)電源提供了廣闊 的發(fā)展空間。開關(guān)電源百科名片

11、開關(guān)電源開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)， 控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率， 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。 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。 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。目錄 簡介 主要用途 基本組成 主要分類 發(fā)展方向 工作原理 工作條件 主要特點(diǎn) 工作模式 使用指南 輸出計算 接地 保護(hù)電路 接線方法 維修方法 維修步驟 維修技巧 注意事項(xiàng) 常見故障 展開 簡介 隨著電力電子技術(shù)的

12、高速發(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 年代計算機(jī)電源全面實(shí)現(xiàn)了開關(guān)電源化，率先完成計算 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。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， 這為開關(guān)電源 提

13、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)用在安防監(jiān)控，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。主要用途 開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、 LED 照明、工控設(shè)備、 通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液 晶顯示器， LED 燈具，通訊設(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控， LED 燈袋，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品 和儀器類等領(lǐng)域?，F(xiàn)代開關(guān)電源有兩種 :一種是直流開關(guān)電源 ;

14、另一種是交流開關(guān)電源。開關(guān)電源內(nèi)部結(jié)構(gòu) 這里主要介紹的只是直流開關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源(粗電 )，如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓(精電 )。直流開關(guān)電源的核心是 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。因此直流開關(guān)電源的分類是依賴 DC/DC 轉(zhuǎn)換器分類的。也就是說， 直流開關(guān)電源的分類與 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的分類是基本相同的， DC/DC 轉(zhuǎn)換器的分類基本上就 是直 流開關(guān)電源的分類。直流 DC/DC 轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類:一類是有隔離的稱為隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 ; 另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器。隔離式

15、 DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個數(shù)來分類。單管的DC/DC 轉(zhuǎn)換器有正激式(Forward) 和反激式 (Flyback) 兩種。雙管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 有雙管正激式 (DoubleTransistor Forward Converter) ，雙管反激式 (Double Transistr Flyback Converter) 、推挽式 (Push-Pull Converter) 和半橋式 (Half-Bridge Converter) 四種。 四管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器就是全橋 DC/DC 轉(zhuǎn)換 器 (Full-Bridge Converter) 。非隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，

16、按有源功率器件的個數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類。開關(guān)電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式 (Buck)DC/DC 轉(zhuǎn)換器 ，升壓式 (Boost)DC/DC 轉(zhuǎn)換 器、升壓降壓式 (Buck Boost)DC/DC 轉(zhuǎn)換器、Cuk DC/DC 轉(zhuǎn)換器、Zeta DC/DC 轉(zhuǎn)換器和 SEPIC DC/DC 轉(zhuǎn)換器。在這六種 單管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中， Buck 和 Boost 式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器是基本 的， Buck-Boost 、Cuk、Zeta、SEPIC 式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器是從中派生出來的。雙管 DC/DC 轉(zhuǎn) 換 器有雙管串接的升壓式 (Buck-Bo

17、ost)DC/DC 轉(zhuǎn)換器。四管 DC/DC 轉(zhuǎn)換器常用的是全橋 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 (Full-Bridge Converter) 。隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器在實(shí)現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時，通常采用變壓器來實(shí)現(xiàn)，由于變壓器 具有變壓的功能，所以有利于擴(kuò)大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用 范圍，也便于實(shí)現(xiàn)不同電壓的多路輸 出，或相同電壓的多種輸出。在功率開關(guān)管的電壓和電流定額相同時，轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開關(guān)管的數(shù)量成正 比。所以開關(guān)管數(shù)越多， DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出功率越大，四管式比兩管式輸出功率大一倍， 單管式輸出功率只有四管式的 1/4。非隔離式轉(zhuǎn)換器與隔離式轉(zhuǎn)換器的組合，可以得到單個轉(zhuǎn)換器所不具備

18、的一些特性。 按能量的傳輸來分， DC/DC 轉(zhuǎn)換器有單向傳輸和雙向傳輸兩種。 具有雙向傳輸功能的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，既可以從電源側(cè)向負(fù)載側(cè)傳輸功率，也可 以從負(fù)載側(cè)向電源側(cè)傳輸功率。DC/DC 轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他控式。借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號實(shí)現(xiàn)開關(guān)管自持 周期性開關(guān)的轉(zhuǎn)換器，叫做自激式轉(zhuǎn)換器，如洛耶爾(Royer) 轉(zhuǎn)換器就是一種典型的推挽自激式轉(zhuǎn)換器。他控式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)器件控制信號，是由外部專門的控制電路產(chǎn)生 的。按照開關(guān)管的開關(guān)條件， DC/DC 轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān) (Hard Switching)開關(guān)電源和軟開關(guān) (Soft Switching) 兩種

19、。 硬開關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件 是在承受電壓或流過電流 的情況下， 開通或關(guān)斷電路的， 因此在開通或關(guān)斷過程中將會產(chǎn)生較大的交疊損耗， 即所謂的開關(guān)損耗 (Switching loss) 。當(dāng)轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時開關(guān)損耗也是一定的，而且開關(guān)頻 率越高，開關(guān)損耗越大，同時在開關(guān)過程中還會激起電路分布電感和寄生 電容的振蕩，帶 來附加損耗，因此，硬開關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率不能太高。軟開關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器的 開 關(guān)管， 在開 通或關(guān) 斷 過 程中， 或是 加于 其 上的 電壓為 零， 即零電 壓 開 關(guān) (Zero-V oltage-Switching ， ZVS) ， 或

20、 是 通 過 開 關(guān) 管 的 電 流 為 零 ， 即 零 電 流 開 關(guān) (Zero-Current Switching ， ZCS) 。這種軟開關(guān)方式可以顯著地減小開關(guān)損耗，以及開關(guān)過程 中激起的振蕩，使開關(guān)頻率可以大幅度提高，為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造 了條件。功 率場效應(yīng)管 (MOSFET) 是應(yīng)用較多的開關(guān)器件，它有較高的開關(guān)速度，但同時也有較大的寄 生電容。它關(guān)斷時，在外電壓的作用下， 其寄生電容充滿電，如果在其開通前不將這一部 分電荷放掉，則將消耗于器件內(nèi)部， 這就是容性開通損耗。為了減小或消除這種損耗， 功率 場 效應(yīng)管宜采用零電壓開通方式 (ZVS) 。絕緣柵雙極性晶體管 (

21、Insu1ated Gate Bipo1ar tansistor， IGBT) 是一種復(fù)合開關(guān)器件，關(guān)斷時的電流拖尾會導(dǎo)致較大的關(guān)斷損耗，如果在關(guān)斷前使流過它的電流降到零， 則可以顯著地降低開關(guān)損耗， 因此 IGBT 宜采用零電流 (ZCS) 關(guān)斷方式。 IGBT 在 零電壓條件下關(guān)斷，同樣也能減小關(guān)斷損耗，但是 MOSFET 在零電流 條件下開通時，并不能減小容性開通損耗。諧振轉(zhuǎn)換器(ResonantConverter ， RC)、準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器 (Qunsi-Tesonant Converter ， QRC) 、多諧振轉(zhuǎn)換器 (Mu1ti-ResonantConverter ，MRC) 、

22、零電壓開關(guān) PWM 轉(zhuǎn)換器 (ZVS PWM Converter) 、零電流開關(guān) PWM 轉(zhuǎn)換器 (ZCS PWM Converter) 、零電壓轉(zhuǎn)換 (Zero-Vo1tage-Transition ， ZVT)PWM 轉(zhuǎn)換器和零電流轉(zhuǎn)換 (Zero- Vo1tage-Transition ，ZVT)PWM 轉(zhuǎn)換器等，均屬于軟開關(guān)直流轉(zhuǎn)換器。電力電子開關(guān)器件和 零開關(guān)轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展，促使了高頻開關(guān)電源的發(fā)展。基本組成 開關(guān)電源大至由主電路、開關(guān)電源 控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成。1、主電路沖擊電流限幅 : 限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。輸入濾波器 :其作用是過濾電網(wǎng)存在的雜

23、波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。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。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。 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。2、控制電路 一方面從輸出端取樣，與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其脈寬或脈頻，使輸出 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，提供控制電路對電源進(jìn)行各 種保護(hù)措施。3、檢測電路 提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。4、輔助電源實(shí)現(xiàn)電源的軟件 （遠(yuǎn)程）啟動，為保護(hù)電路和控制電路 （PWM 等芯片 ）工作供電。 主要分類 人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域

24、是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，320W 單組開關(guān)電源 邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動著開關(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。 微型低功率開關(guān)電源開關(guān)電源正在走向大眾化， 微型化。 開關(guān)電源將逐步取代變壓器在生活中的所有應(yīng)用， 低功 率微型開關(guān)電源的應(yīng)用要首先體現(xiàn)在，數(shù)顯表、智能電表、手機(jī)充電器等方面。現(xiàn)階段國家 在大力推廣智能電網(wǎng)建設(shè)， 對電能表的要求大幅提高， 開關(guān)電源將逐步取代變壓器在電能表 上面的應(yīng)用。反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源 反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源與一般串聯(lián)式開關(guān)電源的區(qū)別是， 這種反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開

25、關(guān)電源輸出的電壓 是負(fù)電壓，正好與一般串聯(lián)式開關(guān)電源輸出的正電壓極性相反;并且由于儲能電感 L 只在開關(guān) K 關(guān)斷時才向負(fù)載輸出電流，因此，在相同條件下，反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源輸出的電流比 串聯(lián)式開關(guān)電源輸出的電流小一倍。發(fā)展方向 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， 推動了開關(guān)電源的發(fā)展前進(jìn)， 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

26、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。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)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、 IGBT 和 MOSFET 、變壓器。SCR 在開關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應(yīng)用， GTR 驅(qū)動困難，開關(guān)頻率低， 逐漸被 IGBT 和 MOSFET 取代。 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。開關(guān)電源由于開關(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，

27、特別是改善二次整流器件的損耗， 并在功率鐵氧體材料上加大 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 的工作效率。 對于高可靠性指標(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

28、分布式電源系統(tǒng)， 可以設(shè)計成 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)。工作原理開關(guān)電源的工作過程相當(dāng)容易理解， 在線性電源中， 讓功率晶

29、體管工作在線性模式， 與線性 電源不同的是， PWM 開關(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)， 在這兩種狀態(tài)中， 加在功率晶體管上的伏 -安乘積是很小的 （在導(dǎo)通時，電壓低，電流大 ;關(guān)斷時，電壓高，電流 ?。?功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。與線性電源相比， PWM 開關(guān)電源更為有效的工作過程是通過 “斬波 ”，即把輸入的直流電壓 斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實(shí)現(xiàn)的。開關(guān)電源伯特圖脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)。 一旦輸入電壓被斬成交流方波， 其幅值就可以通 過變壓器來升高或降低。 通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓值。 最后這些 交流波

30、形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。控制器的主要目的是保持輸出電壓穩(wěn)定， 其工作過程與線性形式的控制器很類似。 也就是說 控制器的功能塊、 電壓參考和誤差放大器， 可以設(shè)計成與線性調(diào)節(jié)器相同。 他們的不同之處 在于，誤差放大器的輸出 （誤差電壓 ）在驅(qū)動功率管之前要經(jīng)過一個電壓 /脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。 開關(guān)電源有兩種主要的工作方式 :正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很 小，但是工作過程相差很大，在特定的應(yīng)用場合下各有優(yōu)點(diǎn)。工作條件1、開關(guān) :電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)2、高頻 :電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻3、直流 : 開關(guān)電源輸出的是直流而不是交流主

31、要特點(diǎn)1、體積小、重量輕 :由于沒有工頻變壓器，所以體積和重量只有線性電源的2030% 。2、功耗小、效率高 :功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以晶體管上的功耗小，轉(zhuǎn)化效率高，一般為 6070% ，而線性電電源只有 3040%。工作模式顧名思義，開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件（如晶體管、場效應(yīng)管、可控硅閘流管等），開關(guān)電源及電路圖通過控制電路， 使電子開關(guān)器件不停地 “接通”和“關(guān)斷 ”，讓電子開關(guān)器件對輸入電壓進(jìn)行脈 沖調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn) DC/AC 、DC/DC 電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動穩(wěn)壓。 開關(guān)電源一般有三種工作模式 :頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式， 頻率、脈沖寬度

32、可變模式。前一種工作模式多用于 DC/AC 逆變電源，或 DC/DC 電壓變換 ; 后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。另外，開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式:直接輸出電壓方式、 平均值輸出電壓方式、 幅值輸出電壓方式。 同樣，前一種工作方式多用于 DC/AC 逆變電源，或 DC/DC 電壓變換 ;后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。 根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式，目前比較廣泛使用的開關(guān)電源，大體上可分為:串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。其中，變壓器式開關(guān)電源 （后面 簡稱變壓器開關(guān)電源 ）還可以進(jìn)一步分成 :推挽式、 半橋式、 全橋式等多種 ; 根據(jù)變壓器的激勵 和輸

33、出電壓的相位，又可以分成 :正激式、反激式、單激式和雙激式等多種;如果從用途上來分，還可以分成更多種類。使用指南 輸出計算 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格比， 通常輸出計算 公式為 :Is=KIf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;接地開關(guān)電源比線性電源會產(chǎn)生更多的干擾， 對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

34、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。保護(hù)電路 開關(guān)電源在設(shè)計中必須具有過流、 過熱、 短路等保護(hù)功能， 故在設(shè)計時應(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。接線方法L: 接 220v 交流火線N:接 220v 交流零線FG:接大地G:直流輸出的地+5v:輸出 +5V 點(diǎn)的端口ADJ: 是在一定范圍內(nèi)調(diào)輸出電壓的，開關(guān)電源上輸出的額定電壓本來出廠時是固定的，也 就是標(biāo)稱額定

35、輸出電壓， 設(shè)置此電位器可以讓用戶根據(jù)實(shí)際使用情況在一個較小的范圍內(nèi)調(diào) 節(jié)輸出電壓，一般情況下是不需要調(diào)整它的。維修方法維修步驟 1、修理開關(guān)電源時，首先用萬用表檢測各功率部件是否擊穿短路，開關(guān)電源外殼 如電源整流橋堆，開關(guān)管，高頻大功率整流管 ;抑制浪涌電流的大功率電阻是否燒斷。再檢 測各輸出電壓端口電阻是否異常，上述部件如有損壞則需更換。2、第一步完成后， 接通電源后還不能正常工作， 接著要檢測功率因數(shù)模塊 (PFC) 和脈寬調(diào)制 組件(PWM) ，查閱相關(guān)資料，熟悉 PFC 和 PWM 模塊每個腳的功能及其模塊正常工作的必 備條件。3、然后，對于具有 PFC 電路的電源則需測量濾波電容兩

36、端電壓是否為380VDC 左右， 如有380VDC 左右電壓， 說明 PFC 模塊工作正常， 接著檢測 PWM 組件的工作狀態(tài)， 測量其電源 輸入端 VC ，參考電壓輸出端 VR ，啟動控制 Vstart/Vcontrol 端電壓是否正常，利用 220VAC/220V AC 隔離變壓器給開關(guān)電源供電，用示波器觀測 PWM 模塊 CT 端對地的波形 是否為線性良好的鋸齒波或三角形，如TL494 CT 端為鋸齒波， FA5310 其 CT端為三角波。輸出端 V0 的波形是否為有序的窄脈沖信號。UC38系列 8 腳 PWM 組件，4、在開關(guān)電源維修實(shí)踐中，有許多開關(guān)電源采用開關(guān)電源適配器 大多數(shù)電源

37、不能工作都是因?yàn)殡娫磫与娮钃p壞， 或芯片性能下降。當(dāng) R 斷路后無 VC，PWM 組件無法工作，需更換與原來功率阻值相同的電阻。當(dāng) PWM 組件啟動電流增加后，可減小 R 值到 PWM 組件能正常工作為止。在修一臺 GE DR 電源時， PWM 模塊為 UC3843 ，檢測 未發(fā)現(xiàn)其他異常，在 R(220K) 上并接一個 220K 的電阻后， PWM 組件工作，輸出電壓均正 常。有時候由于外圍電路故障，致使VR 端 5V 電壓為 0V，PWM 組件也不工作，在修柯達(dá)8900 相機(jī)電源時，遇到此情況，把與 VR 端相連的外電路斷開， VR 從 0V 變?yōu)?5V ， PWM 組件正常工作，輸出電

38、壓均正常。5、當(dāng)濾波電容上無 380VDC 左右電壓時，說明 PFC 電路沒有正常工作，開關(guān)電源電路示意圖PFC 模塊關(guān)鍵檢測腳為電源輸入腳 VC，啟動腳 Vstart/control ，CT 和 RT 腳及 V0 腳。修理 一臺富士 3000 相機(jī)時，測試一板上濾波電容上無380VDC 電壓。 VC ， Vstart/control,CT 和PCBRT 波形以及 V0 波形均正常，測量場效應(yīng)功率開關(guān)管 G 極無 V0 波形，由于 FA5331(PFC) 為貼片元件，機(jī)器用久后出現(xiàn) V0 端與板之間虛焊， V0 信號沒有送到場效應(yīng)管 G極。將 V0 端與板上焊點(diǎn)焊好，用萬用表測量濾波電容有 3

39、80VDC 電壓。當(dāng) Vstart/control 端為低電平 時， PFC亦不能工作，則要檢測其端點(diǎn)與外圍相連的有關(guān)電路。 總之，開關(guān)電源電路有易有難， 功率有大有小，輸出電壓多種多樣。只要抓住其核心的東西， 即充分熟悉開關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)以及 PFC 及 PWM 模塊的特性，它們工作的基本條件，按 照上述步驟和方法，多動手進(jìn)行開關(guān)電源的維修， 就能迅速地排除開關(guān)電源故障， 達(dá)到事半 功倍的效果。 維修技巧 開關(guān)電源的維修可分為兩步進(jìn)行 : 斷電情況下， “看、聞、問、量” 看:打開電源的外殼，檢查保險絲是否熔斷，再觀察電源的內(nèi)部情況，如果發(fā)現(xiàn)電源的板上有燒焦處或元件破裂，則應(yīng)重點(diǎn)檢查此處元件

40、及相關(guān)電路元件。資產(chǎn)管理 聞:聞一下電源內(nèi)部是否有糊味，檢查是否有燒焦的元器件。 問:問一下電源損壞的經(jīng)過，是否對電源進(jìn)行違規(guī)操作。量:沒通電前，用萬用表量一下高壓電容兩端的電壓先。如果是開關(guān)電源不起振或開關(guān)管開 路引起的故障，則大多數(shù)情況下，高壓濾波電容兩端的電壓未泄放悼，此電壓有 300 多伏， 需小心。用萬用表測量 AC 電源線兩端的正反向電阻及電容器充電情況，電阻值不應(yīng)過低， 否則電源內(nèi)部可能存在短路。 電容器應(yīng)能充放電。 脫開負(fù)載， 分別測量各組輸出端的對地電 阻，正常時，表針應(yīng)有電容器充放電擺動，最后指示的應(yīng)為該路的泄放電阻的阻值。加電檢測 通電后觀察電源是否有燒保險及個別元件冒煙

41、等現(xiàn)象，若有要及時切斷供電進(jìn)行檢修。 測量高壓濾波電容兩端有無 300 伏輸出，若無應(yīng)重點(diǎn)查整流二極管、濾波電容等。 測量高頻變壓器次級線圈有無輸出， 若無應(yīng)重點(diǎn)查開關(guān)管是否損壞， 是否起振， 保護(hù)電路是 否動作等，若有則應(yīng)重點(diǎn)檢查各輸出側(cè)的整流二極管、濾波電容、三通穩(wěn)壓管等。 如果電源啟動一下就停止， 則該電源處于保護(hù)狀態(tài)下， 可直接測量 PWM 芯片保護(hù)輸入腳的 電壓，如果電壓超出規(guī)定值，則說明電源處于保護(hù)狀態(tài)下，應(yīng)重點(diǎn)檢查產(chǎn)生保護(hù)的原因。注意事項(xiàng)1、選擇開關(guān)電源時應(yīng)注意事項(xiàng)1）選用合適的輸入電壓規(guī)格 ;2）選擇合適的功率。為了使電源的壽命增長，可選用多30%輸出功率額定的機(jī)種。3）考慮負(fù)

42、載特性。如果負(fù)載是馬達(dá)、燈泡或電容性負(fù)載，當(dāng)開機(jī)瞬間時電流較大，應(yīng)選用合 適電源以免過載。如果負(fù)載是馬達(dá)時應(yīng)考慮停機(jī)時電壓倒灌。4）此外尚需考慮電源的工作環(huán)境溫度， 及有無額外的輔助散熱設(shè)備， 在過高的環(huán)溫電源需減 額輸出。環(huán)溫對輸出功率的減額曲線。5）根據(jù)應(yīng)用所需選擇各項(xiàng)功能 :保護(hù)功能 :過電壓保護(hù) （OVP） 、過溫度保護(hù) （OTP）、過負(fù)載保護(hù) （OLP）等。應(yīng)用功能 :信號功能 （供電正常、供電失效 ）、遙控功能、遙測功能、并聯(lián)功能等。特殊功能 :功因矯正 （PFC）、不斷電 （UPS）6）選擇所需符合的安規(guī)及電磁兼容 （EMC） 認(rèn)證。2、使用開關(guān)電源之注意事項(xiàng)1）使用電源前，先確

43、定輸入輸出電壓規(guī)格與所用電源的標(biāo)稱值是否相符 ;2）通電之前，檢查輸入輸出的引線是否連接正確，以免損壞用戶設(shè)備 ;3）檢查安裝是否牢固， 安裝螺絲與電源板器件有無接觸， 測量外殼與輸入、 輸出的絕緣電阻， 以免觸電 ;4）為保證使用的安全性和減少干擾，請確保接地端可靠接地 ;5）多路輸出的電源一般分主、輔輸出，主輸出特性優(yōu)于輔輸出，一般情況下輸出電流大的為 主輸出。為保證輸出負(fù)載調(diào)整率和輸出動態(tài)等指標(biāo)，一般要求每路至少帶10%的負(fù)載。若用輔路不用主路，主路一定加適當(dāng)?shù)募儇?fù)載。具體參見相應(yīng)型號的規(guī)格書 ;6）請注意 :電源頻繁開關(guān)將會影響其壽命 ;7）工作環(huán)境及帶載程度也會影響其壽命。 1 常見

44、故障保險絲熔斷一般情況下， 保險絲熔斷說明電源的內(nèi)部線路有問題。 由于電源工作在高電壓、 大電流的狀 態(tài)下， 電網(wǎng)電壓的波動、 浪涌都會引起電源內(nèi)電流瞬間增大而使保險絲熔斷。 重點(diǎn)應(yīng)檢查電 源輸入端的整流二極管， 高壓濾波電解電容， 逆變功率開關(guān)管等， 檢查一下這此元器件有無 擊穿、開路、損壞等。如果確實(shí)是保險絲熔斷，應(yīng)該首先查看電路板上的各個元件，看這些 元件的外表有沒有被燒糊， 有沒有電解液溢出， 如果沒有發(fā)現(xiàn)上述情況， 則用萬用表測量開 關(guān)管有無擊穿短路。需要特別注意的是 :切不可在查出某元件損壞時，更換后直接開機(jī)，這 樣很有可能由于其它高壓元件仍有故障又將更換的元件損壞， 一定要對上述

45、電路的所有高壓 元件進(jìn)行全面檢查測量后，才能徹底排除保險絲熔斷的故障。無直流電壓輸出或電壓輸出不穩(wěn)定如果保險絲是完好的， 在有負(fù)載情況下， 各級直流電壓無輸出。 這種情況主要是以下原因造 成的 :電源中出現(xiàn)開路、短路現(xiàn)象，過壓、過流保護(hù)電路出現(xiàn)故障，輔助電源故障，振蕩電 路沒有工作，電源負(fù)載過重，高頻整流濾波電路中整流二極管被擊穿， 濾波電容漏電等。在 用萬用表測量次級元件， 排除了高頻整流二極管擊穿、 負(fù)載短路的情況后， 如果這時輸出為 零，則可以肯定是電源的控制電路出了故障。 若有部分電壓輸出說明前級電路工作正常， 故 障出在高頻整流濾波電路中。 高頻濾波電路主要由整流二極管及低壓濾波電容

46、組成直流電壓 輸出，其中整流二極管擊穿會使該電路無電壓輸出， 濾波電容漏電會造成輸出電壓不穩(wěn)等故 障。用萬用表靜態(tài)測量對應(yīng)元件即可檢查出其損壞的元件。電源負(fù)載能力差 電源負(fù)載能力差是一個常見的故障， 一般都是出現(xiàn)在老式或工作時間長的電源中， 主要原因 是各元器件老化， 開關(guān)管的工作不穩(wěn)定， 沒有及時進(jìn)行散熱等。 應(yīng)重點(diǎn)檢查穩(wěn)壓二極管是否 發(fā)熱漏電，整流二極管損壞、高壓濾波電容損壞等。詞條圖冊更多圖冊 瀏覽次數(shù)： 1155 次 三相變壓器三相變壓器是 3 個相同的容量單相變壓器的組合 . 它有三個鐵芯柱 ,每個鐵芯柱 都繞著同一相的 2 個線圈,一個是高壓線圈 ,另一個是低壓線圈 .三相電是產(chǎn)生

47、幅 值相等、頻率相等、相位互差 120電勢的發(fā)電機(jī)稱為三相發(fā)電機(jī)；以三相發(fā)電 機(jī)作為電源，稱為三相電源；以三相電源供電的電路，稱為三相電路。U、V、W稱為三相，相與相之間的電壓是線電壓，電壓為 380V。相與中心線之間稱為相 電壓，電壓是 220V。o 三相變壓器工作原理： 變壓器的基本工作原理是電磁感應(yīng)原理。 當(dāng) 交流電壓加到一次側(cè)繞組后交流電流流入該繞組就產(chǎn)生勵磁作用， 在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通， 這個交變磁通不僅穿過一次側(cè)繞組， 同 時也穿過二次側(cè)繞組， 它分別在兩個繞組中引起感應(yīng)電動勢。 這時 如果二次側(cè)與外電路的負(fù)載接通， 便有交流電流流出， 于是輸出電 能。o . 三相變壓器的工作原

48、理和單相變壓器是相同的。我國生產(chǎn)的電力配電變壓器均采用 Y/Y0-12 或 Y/三角形 -11 這兩 種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)線方法 .數(shù)子 12 和 11 表示原繞組和副繞組線電壓的相位 差,也所謂變壓器的結(jié)線組別 . 在單相變壓器運(yùn)行是 ,結(jié)線問題往往 不為人們所重視 ,然而, 在變壓器的并聯(lián)運(yùn)行中 ,結(jié)線問題卻具有重 要意義。三相變壓器的用途： 是用來改變交流電壓大小的電氣設(shè)備。 根據(jù)電磁感應(yīng)的原理， 把某一等級的交流 電壓變換成另一等級的交流電壓，以滿足不同負(fù)荷的需要。它無所謂優(yōu)點(diǎn)和不足。工作原理：變壓器是變換交流電壓、 電流和阻抗的器件， 當(dāng)初級線圈中通有交流電流時， 鐵 芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁

49、通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器 由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞 組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈直流電與交流電 一般概念 直流電：是指大小和方向都不隨時間而變化的電流。許多用電器，如收音機(jī)，揚(yáng) 聲器等許多不含電感元件的電器都用直流電驅(qū)動。 分正、 負(fù)極，無法利用變壓器 改變電壓，用在低電壓電器里。用乾電池的電器都屬此類。交流電：交流電是指大小和方向都隨時間做周期性變化的電流， 通常的交流是按 正弦規(guī)律或余弦規(guī)律變化的， 電流先由零變到最大， 再由最大變到零。 然后反方 向由零變到最大，再由最大變?yōu)榱悖瓿梢粋€周期，以后是下一個周期，如此反

50、 復(fù)變化。交流電有很有優(yōu)點(diǎn)，除可用于一些特殊的用電器，如電動機(jī)等外，它對 于電的傳輸，特別是遠(yuǎn)距離傳輸有著特別的意義。交流電一極是正的時候，另一極就是負(fù)，不停地交換改變（家用的電源每秒變60 次正負(fù)），交流電可以利用變壓器改變電壓，在長途運(yùn)送時變?yōu)槭畮兹f伏特 的高壓運(yùn)送，可以減少因電阻而發(fā)生的損失。家用大電器，如冰箱、電視、冷氣 等都使用交流電。開關(guān)電源的基本工作原理2012-03-06 11:45:32幾種基本類型的開關(guān)電源顧名思義，開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件（如晶體管、場效應(yīng)管、可控硅閘流管等），通 過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地“接通”和“關(guān)斷”，讓電子開關(guān)器件對輸入電壓進(jìn)行 脈沖調(diào)

51、制，從而實(shí)現(xiàn) DC/AC、DC/DC電壓變換，以及輸出電壓可調(diào)和自動穩(wěn)壓。開關(guān)電源一般有三種工作模式：頻率、脈沖寬度固定模式，頻率固定、脈沖寬度可變模式， 頻率、 脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于 DC/AC逆變電源， 或 DC/DC電壓變換； 后 兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。 另外， 開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式： 直接輸出 電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣，前一種工作方式多用于 DC/AC 逆變電源，或 DC/DC電壓變換；后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式， 目前比較廣泛使用的開關(guān)電源， 大體上可分為： 串聯(lián)式 開關(guān)電源、并

52、聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。其中，變壓器式開關(guān)電源（后面 簡稱變壓器開關(guān)電源）還可以進(jìn)一步分成：推挽式、半橋式、全橋式等多種；根據(jù)變壓器的 激勵和輸出電壓的相位，又可以分成：正激式、反激式、單激式和雙激式等多種；如果從用 途上來分，還可以分成更多種類。下面我們先對串聯(lián)式、并聯(lián)式、變壓器式等三種最基本的開關(guān)電源工作原理進(jìn)行簡單介紹， 其它種類的開關(guān)電源也將逐步進(jìn)行詳細(xì)分析。串聯(lián)式開關(guān)電源串聯(lián)式開關(guān)電源的工作原理圖 1-1-a 是串聯(lián)式開關(guān)電源的最簡單工作原理圖，圖 1-1-a 中 Ui 是開關(guān)電源的工作電壓， 即：直流輸入電壓； K是控制開關(guān)， R 是負(fù)載。當(dāng)控制開關(guān) K接通的時候，

53、開關(guān)電源就向負(fù) 載 R 輸出一個脈沖寬度為 Ton，幅度為 Ui 的脈沖電壓 Up；當(dāng)控制開關(guān) K 關(guān)斷的時候，又相 當(dāng)于開關(guān)電源向負(fù)載 R輸出一個脈沖寬度為 Toff ，幅度為 0 的脈沖電壓。 這樣， 控制開關(guān) K 不停地“接通”和“關(guān)斷”，在負(fù)載兩端就可以得到一個脈沖調(diào)制的輸出電壓 uo 。圖 1-1-b 是串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓的波形，由圖中看出，控制開關(guān)K輸出電壓 uo 是一個脈沖調(diào)制方波，脈沖幅度 Up等于輸入電壓 Ui ，脈沖寬度等于控制開關(guān) K 的接通時間 Ton， 由此可求得串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓 uo 的平均值 Ua為：式中 Ton 為控制開關(guān) K接通的時間， T為控制開關(guān)

54、 K的工作周期。改變控制開關(guān) K接通時間 Ton與關(guān)斷時間 Toff 的比例， 就可以改變輸出電壓 uo的平均值 Ua 。一般人們都把 稱為占 空比（ Duty ），用 D來表示，即：串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓 uo 的幅值 Up等于輸入電壓 Ui ，其輸出電壓 uo 的平均值 Ua總是 小于輸入電壓 Ui ，因此，串聯(lián)式開關(guān)電源一般都是以平均值Ua為變量輸出電壓。所以，串聯(lián)式開關(guān)電源屬于降壓型開關(guān)電源。串聯(lián)式開關(guān)電源也有人稱它為斬波器， 由于它工作原理簡單， 工作效率很高， 因此其在輸出 功率控制方面應(yīng)用很廣。 例如， 電動摩托車速度控制器以及燈光亮度控制器等， 都是屬于串 聯(lián)式開關(guān)電源的應(yīng)用。

55、 如果串聯(lián)式開關(guān)電源只單純用于功率輸出控制， 電壓輸出可以不用接 整流濾波電路， 而直接給負(fù)載提供功率輸出； 但如果用于穩(wěn)壓輸出， 則必須要經(jīng)過整流濾波。串聯(lián)式開關(guān)電源的缺點(diǎn)是輸入與輸出共用一個地， 因此， 容易產(chǎn)生 EMI干擾和底板帶電， 當(dāng) 輸入電壓為市電整流輸出電壓的時候，容易引起觸電，對人身不安全。串聯(lián)式開關(guān)電源輸出電壓濾波電路大多數(shù)開關(guān)電源輸出都是直流電壓，因此，一般開關(guān)電源的輸出電路都帶有整流濾波電路。圖 1-2 是帶有整流濾波功能的串聯(lián)式開關(guān)電源工作原理圖。圖 1-2 是在圖 1-1-a 電路的基礎(chǔ)上，增加了一個整流二極管和一個LC濾波電路。其中 L 是儲能濾波電感，它的作用是在

56、控制開關(guān)K接通期間 Ton 限制大電流通過，防止輸入電壓 Ui直接加到負(fù)載 R 上，對負(fù)載 R 進(jìn)行電壓沖擊，同時對流過電感的電流 iL 轉(zhuǎn)化成磁能進(jìn)行能 量存儲，然后在控制開關(guān) K關(guān)斷期間 Toff 把磁能轉(zhuǎn)化成電流 iL 繼續(xù)向負(fù)載 R提供能量輸出； C是儲能濾波電容， 它的作用是在控制開關(guān) K接通期間 Ton把流過儲能電感 L 的部分電流轉(zhuǎn) 化成電荷進(jìn)行存儲，然后在控制開關(guān)K 關(guān)斷期間 Toff 把電荷轉(zhuǎn)化成電流繼續(xù)向負(fù)載 R提供能量輸出； D是整流二極管，主要功能是續(xù)流作用，故稱它為續(xù)流二極管，其作用是在控制 開關(guān)關(guān)斷期間 Toff ，給儲能濾波電感 L 釋放能量提供電流通路。在控制開

57、關(guān)關(guān)斷期間 Toff ，儲能電感 L 將產(chǎn)生反電動勢，流過儲能電感 L 的電流 iL 由反電 動勢 eL 的正極流出，通過負(fù)載 R，再經(jīng)過續(xù)流二極管 D 的正極，然后從續(xù)流二極管 D 的負(fù) 極流出，最后回到反電動勢 eL 的負(fù)極。對于圖 1-2 ，如果不看控制開關(guān) K和輸入電壓 Ui，它是一個典型的反 型濾波電路，它的作 用是把脈動直流電壓通過平滑濾波輸出其平均值。圖 1-3、圖 1-4 、圖 1-5 分別是控制開關(guān) K的占空比 D等于 0.5 、 0.5 、 0.5 時，圖 1-2 電路中幾個關(guān)鍵點(diǎn)的電壓和電流波形。圖 1-3-a ）、圖 1-4-a ）、圖 1-5-a ）分別為控制開 關(guān)

58、K 輸出電壓 uo 的波形；圖 1-3-b ）、圖 1-4-b ）、圖 1-5-b ）分別為儲能濾波電容兩端電 壓 uc 的波形；圖 1-3-c ）、圖 1-4-c ）、圖 1-5-c ）分別為流過儲能電感 L 電流 iL 的波形。在 Ton 期間，控制開關(guān) K 接通，輸入電壓 Ui 通過控制開關(guān) K 輸出電壓 uo，然后加到儲能濾L 兩端的電壓 eL 為：波電感 L 和儲能濾波電容 C 組成的濾波電路上， 在此期間儲能濾波電感式中： Ui 輸入電壓， Uo 為直流輸出電壓，即：電容兩端的電壓 uc 的平均值。在此順便說明：由于電容兩端的電壓變化量U相對于輸出電壓 Uo 來說非常小，為了簡單，

59、我們這里把 Uo 當(dāng)成常量來處理。在某種情況下，如需要對電容的初次充、放電過程進(jìn)行分 析時，必須需要建立微分方程，并求解。因?yàn)檩敵鲭妷篣o 的建立需要一定的時間，精確計算得出的結(jié)果中一般都含有指數(shù)函數(shù)項(xiàng)，當(dāng)令時間變量等于無窮大時，即電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時， 再對相關(guān)參量取平均值，其結(jié)果就基本與（ 1-4 ）相等。對（ 1-4 ）式進(jìn)行積分得：式中 i （ 0）為控制開關(guān) K轉(zhuǎn)換瞬間（ t = 0 時刻），即：控制開關(guān) K剛接通瞬間流過電感 L 的電流，或稱流過電感 L 的初始電流。當(dāng)控制開關(guān) K由接通期間 Ton突然轉(zhuǎn)換到關(guān)斷期間 Toff 的瞬間，流過電感 L 的電流 iL 達(dá)到 最大值：在 Tof

60、f 期間，控制開關(guān) K關(guān)斷，儲能電感 L把磁能轉(zhuǎn)化成電流 iL ，通過整流二極管 D繼續(xù) 向負(fù)載 R提供能量，在此期間儲能濾波電感 L 兩端的電壓 eL為：式中 Uo前的負(fù)號，表示 K關(guān)斷期間電感產(chǎn)生電動勢的方向與K 接通期間電感產(chǎn)生電動勢的方向正好相反。對（ 1-7 ）式進(jìn)行積分得：式中 i （ Ton+）為控制開關(guān) K從 Ton轉(zhuǎn)換到 Toff 的瞬間之前流過電感的電流， i （Ton+）也 可以寫為 i （Toff- ），即：控制開關(guān) K關(guān)斷或接通瞬間，之前和之后流過電感L 的電流相等。實(shí)際上（ 1-8 ）式中的 i （Ton+）就是（ 1-6 ）式中的 iLm，即：因此，（ 1-9 ）