開關電源講座

開關電源基礎講座——長旭科技電源知識內部培訓資料什么是電源？電源是提供電壓的裝置。把其他形式的能轉換成電能的裝置叫做電源。電源的分類？電源按照轉換的主要方式，可以分為線性電源、開關電源等等。什么是開關電源？

開關電源是一個能量轉換器，作為電源的功率器件工作在開關狀態(tài)（開關管、電感、高頻變壓器、電容、整流二極管）－開或關狀態(tài)，其特點是頻率高、功耗低、工作效率高、體積小、輸入范圍寬(SwitchingRegulator--Aswitchingcircuitthatoperatesinaclosedloopsystemtoregulatethepowersupplyoutput)通過閉環(huán)系統(tǒng)調節(jié)，使輸出電壓保持穩(wěn)定。

開關電源的概念開關電源的概念開關電源（swiching－modepowersupply）開關電源因為體積小、效率高已經充斥了我們的日常生活，從移動電話的充電器，到我們的彩電、音像供電電源；從路邊的霓虹燈，到車站的電子顯示牌，這些都用到了開關電源；從我們的臺式計算機，到便攜筆記本電腦等等，這些都離不開開關電源。當然開關電源的輸入并不限于是交流（AC/DC電源），還可以是直流（DC/DC電源和DC/AC電源）。開關電源交流輸入電壓范圍比較寬，可以從幾十伏到上千伏。就目前而言，開關電源的控制方式有兩種：脈寬調制和頻率調制（PulseFrequencyModulation－PFM）。脈寬調制（PulseWidthModulation－PWM）方式比較常見。按轉換方式分類：AC-DC整流

交流轉直流DC-DC斬波

直流轉直流DC-AC逆變

直流轉交流AC-AC

交流轉交流開關電源的分類按變換拓撲來分：BUCK拓撲（降壓）BOOST拓撲（升壓）單端反激拓撲單端正激拓撲推挽拓撲半橋拓撲全橋拓撲開關電源的電路組成開關電源里的一些名詞解釋有功功率（Acitivepower):電能轉換成其他能量所消耗的功率，單位為瓦（W），用P表示。2.無功功率(Unactivepower):沒有消耗功率，只是能量在電感和電容之間轉換的功率部分，單位為VAR，用Q表示。3.視在功率(Aparentpower):指的是交流輸入功耗，也叫表觀功率，其單位是VA，用S表示。S2=P2+Q24.功率因素(Powerfactor):有功功率與視在功率的比值，它表示交流電轉化成其他能量的能力。用PF表示。功率因數(shù)＝P/S。5.輸入功率(Inputpower)：輸入電壓×輸入電流。此產生的是有功功率。用PIN表示。開關電源里的一些名詞解釋6.輸出功率(Nominaloutputpower)：輸出電壓×輸出電流。此產生的是有功功率。用Pout表示。7.效率（Efficiency）：由于電源在工作中，有部分電能轉換成熱量損耗掉了。轉換效率就是輸出功率除以輸入功率的百分比（η=Pout/Pin)。用η表示。8.PFC（PowerFactorCorrection）：即“功率因數(shù)校正”，主要用來表征電子產品對電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說明電能的利用效率越高。PFC有兩種，一種是無源PFC（也稱被動式PFC），一種是有源PFC（也稱主動式PFC）。9.功率因數(shù)與轉換效率的區(qū)別：盡管功率因數(shù)和轉換效率都是指電源的利用率，但區(qū)別卻很大。簡單的說，功率因數(shù)產生的損耗是電力部門負擔，而轉換效率的損耗是用戶自己負擔?？梢钥吹贸鰜?，功率因數(shù)是對國家電網(wǎng)的保護。10.總諧波失真（TotalHarmonicDistortion）：總諧波失真是指用信號源輸入時，輸出信號比輸入信號多出的額外諧波成分。用百分比來表示。用THD表示。開關電源里的一些名詞解釋11.浪涌電流：浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設備的峰值電流。由于輸入濾波電容迅速充電，所以該峰值電流遠遠大于穩(wěn)態(tài)輸入電流。電源應該限制AC開關、整流橋、保險絲、EMI濾波器件能承受的浪涌水平。反復開關環(huán)路，AC輸入電壓不應損壞電源或者導致保險絲燒斷。12.空載：輸出端不接任何負載稱為負載。開關電源的主要指標無故障運行時間這是開關電源最重要的指標，衡量了開關電源的工作可靠性。一般說的是開關電源平均無故障運行間隔時間越長約好。工作效率輸出功率與輸入功率的比值就是開關電源的工作效率，衡量開關電源在變換過程中所產生的損耗，對于目前我們的代理的芯片工作效率在80%以上。電壓調整率

指在負載保持不變的情況下，輸出電壓變化與單位輸出電源和輸入電壓變化量的百分比。Sv＝（△V0÷V0△Vi）％。該參數(shù)表示了電源的穩(wěn)壓特性。開關電源的主要指標輸出紋波（峰—峰值）這個指標衡量了開關電源的電磁兼容性，紋波越小越好。一般小于輸出電壓的百分之三毫伏，例如對于53.5V電壓來說，輸出紋波就位150毫伏。負載調整率

指的是輸出負載變化時，引起的輸出電壓的變化。

SL＝（△V0÷V0）％。

EMC（ElectroMagneticCompatibility）

電磁兼容性,是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環(huán)境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性?；緟?shù)指標關于EMCEMC包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是電磁干擾和電磁抗干擾。EMI，電磁干擾度，描述電子、電氣產品的正常工作。EMI又包括傳導干擾CE（conductionemission）和輻射干擾RE(radiationemission)以及諧波harmonic。EMS，電磁抗干擾度，描述一電子或電氣產品是否會受其周圍環(huán)境或同一電氣環(huán)境內其它電子或電氣產品的干擾而影響其自身的正常工作。EMS又包括靜電抗干擾ESD，射頻抗擾度RS，電快速瞬變脈沖群抗擾度EFT，浪涌抗擾度Surge，電壓暫降抗擾度VoltageDIPandInterrupt，等等相關項目。電磁兼容標準的內容

電磁兼容標準

干擾發(fā)射

敏感度

傳導

輻射

傳導

輻射信號/控制線天線端口

電場

磁場

電源線/信號線

射頻

瞬態(tài)天線端口

電場

磁場

靜電放電傳導實驗室電源濾波器通風板電纜接線板通風板傳導測試報告輻射實驗室高度掃描天線桿天線金屬地板轉臺上的受試件輻射測試報告開關電源的保護功能C·C(Constantcurrent):恒流模式，適用于LED驅動C·V(ConstantVoltage）:恒壓模式①過電壓保護(OVP)開關電源的輸出電壓一般不會超出正常范圍，但是一旦超出正常范圍，那么可能會對設備造成損壞。所以開關電源整流器設有輸出過壓保護，一旦輸出電壓超過設定值，那么開關電源會將輸出閉鎖。通過降低輸出電流來實現(xiàn)。開關電源的保護功能②輸入過欠壓保護輸入過欠壓保護指的是在交流電壓過高或過低時關閉電源輸出，此關閉是可以自動恢復的，一旦條件滿足，開關電源會自動開始工作的。過壓保護是避免在輸入電壓高的時候，因功率開關管工作，而引起其損壞；欠壓保護是避免在輸入電壓低的時候，因輸入電流過大，而造成輸入器件（整流橋、開關管、變壓器）通過電流超過額定值而損壞，另外也是保證整流器工作在最佳狀態(tài)。開關電源的保護功能③限流保護(OCP)開關電源的限流是通過降低輸出電壓來實現(xiàn)的，這種保護電路一般設在開關電源的付邊。其限流的作用，就是保證開關電源輸出功率不超過額定值而損壞，提高可靠性。④短路保護短路保護檢測原邊的電流，一般采用控制芯片自帶的電流檢測電路來進行，短路保護響應速度快，通過封鎖開關管驅動脈沖來達到限流的目的。短路保護是開關電源必須具備的最基本。例題假如有一開關電源問CV模式，恒 壓輸出50V，限流1A，請問，負載帶載10歐時，輸出電流為多少A？輸出電壓為多少？帶載為100歐時，輸出電流為多少A？輸出電壓為多少V？不帶負載的時候輸出電壓又為多少？解：∵該模式為CV限流模式∴IOUT=U/R=50/10=5A∵5A>1A∴輸出電流限制在1A，輸出電壓=1×10=10V

開關電源的保護功能⑤過熱保護（Overheatingprotection)開關電源工作時會產生一定的熱量，如果這些熱量不釋放出去或沒有達到發(fā)熱和散熱平衡，那么開關電源的內部的溫度會上升。此時如果沒有保護，那么會造成功率器件過熱而損壞。過熱保護是指當溫度達到一定程度時電源降半載工作，甚至不工作，直至溫度正常。這種保護是可以自恢復的。當然過熱保護并不能完全保護所有元器件，所以我們要盡量保證環(huán)境溫度在合適范圍。認證標準的那些事CE認證制造商打開并進入歐洲市場的護照（ConformiteEuropeenne)UL認證美國UL認證機構（UnderwritersLaboratoriesInc.）CSA認證加拿大標準協(xié)會（CanadianStandardsAssociation）3C認證中國強制性產品認證制（ChinaCompulsoryCertification）ISO9000認證ROHS指令無鉛指令EMC常用標準通用標準將環(huán)境分為2類——A類，B類A類：（工業(yè)標準）有工業(yè)、科學和醫(yī)療設備（指GB4824中的ISM設備）；有大的電感或電容負載頻繁接通或斷開；大電流并伴有強磁場B類：（居民區(qū)、商業(yè)區(qū)及輕工環(huán)境）如居民樓群、商業(yè)零售網(wǎng)點、商業(yè)大樓、公共娛樂場所、戶外場所。IEC6100-4-2第四部分IEC6100-4-1第四部分IEC6100-4-4IEC6100-4-3IEC6100-4-6IEC6100-4-5IEC6100-4-11IEC6100-4-7常用基礎EMC標準A/B類安規(guī)標準

漏電流抗電強度安規(guī)標準爬電距離溫度安規(guī)標準爬電距離

指沿絕緣表面測得的兩個導電零件與設備界面之間的最短距離，強調爬電距離是為了防止器件之間或器件與地之間打火威脅人身安全?？闺姀姸?/p>

指在交流輸入線之間或交流輸入與機殼之間將零電壓增加到1500VAC或2200VDC不擊穿或打電弧。漏電流

通過隔離變壓器在電源的火線和零線與易觸及的金屬之間串接電流表，開關電源的漏電流在260VAC輸入不超過3.5mA。溫度

安規(guī)對電子器件的要求很嚴，并要求材料有阻燃性，開關電源的內部溫升不應超過65℃。電源測試中比較重要的有哪些項目負載調整率，浪涌，輸入電壓，紋波噪音，輸出短路，最大功率，轉換效率，功率因數(shù)，響應時間