利用推挽正激技術(shù)設(shè)計DCDC開關(guān)電源

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?應(yīng)用與測試?利用推挽正激技術(shù)設(shè)計DCDC開關(guān)電源（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）低壓電器(2007№17通用低壓電器篇孟赟(1983—,女,碩士研究生,研究方向為DC/DC電源及太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。利用推挽正激技術(shù)設(shè)計DC/DC開關(guān)電源孟赟1,王凱2,潘俊民1(1.上海交通大學(xué)電氣工程系,上海2.華北電網(wǎng),北京100053摘要:DC,并利用PSpice。,該開關(guān)電源輸出穩(wěn)定、波形理想。:;;開關(guān)電源:TM46文獻標(biāo)識碼:B文章編號:100125531(20071720057204ADC/DCSwitchingPowerSupplyBasedonPush2PullForwardConversionTechniqueMENGYun1,WANGKai2,PANJunmin1(1.DepartmentofElectricalEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China;2.NorthofChinaElectricPowerGridCo.,Ltd.,Beijing100053,ChinaAbstract:ADC/DCswitchingpowersupplywasdesignedbyusingpush2pullforwardconversiontechnique.Thetopologyandstructureofswitchingpowersupplybasedonpush2pullforwardconversiontechniquewaspresen2ted.Theoperationandcontrolprincipleoftheswitchingpowersupplywasexpounded,andthecircuittopologywassimulatedbyPSpicesoftware.Theexperimentresultshowsthattheswitchingpowersupply’soutputisstablewithidealwave.Keywords:push2pullforward;highfrequencylink(HFL;switchingpowersupply王凱(1976—,男,工程師,碩士,從事繼電保護工作。潘俊民(1947—,男,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向為電力傳動及自動化、智能控制系統(tǒng)。0引言開關(guān)電源被譽為高效節(jié)能電源,它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向,現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。由于開關(guān)電源內(nèi)部調(diào)整管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)時,其等效電阻很小,當(dāng)流過大的電流時,消耗在調(diào)整管上的能量很小,故電源效率可達70%~90%,比普通的線性穩(wěn)壓電源提高了近1倍。同時,利用了高頻鏈技術(shù)的開關(guān)電源體積小、重量輕、可靠性高,該技術(shù)是實現(xiàn)高功率密度、高變換效率、優(yōu)良綜合性能DC/DC變換的合理方案。圖1為帶高頻變壓器的DC/DC變換的結(jié)構(gòu)框圖。目前,有變壓器隔離的DC/DC變換技術(shù)在傳圖1DC/DC變換器結(jié)構(gòu)框圖統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中較為常用的是推挽變換器和正激變換器[6](見圖2。傳統(tǒng)正激變換器和推挽變換器兩種電路拓?fù)涓饔懈髯缘膬?yōu)缺點,但都具有一定的局限性:單端正激變換器為了防止變壓器磁芯飽和,存在去磁復(fù)位的問題,故對占空比有一定的限制條件;推挽變換器功率開關(guān)管承受的電壓應(yīng)力高,只適用于低輸入電壓的場合,而且開關(guān)管關(guān)斷時漏感能量—75—低壓電器(2007№17通用低壓電器篇?應(yīng)用與測試?(a推挽變換器拓?fù)?b正激變換器拓?fù)鋱D2傳統(tǒng)DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在開關(guān)管上引起高的電壓尖峰,給主功率變壓器的繞制提出了很高的要求,同時變壓器的偏磁問題給器件的一致性和驅(qū)動電路脈沖寬度的一致性提出了較高的要求[6]。若將兩種電路有機地結(jié)合在一起,同時保留兩種電路的優(yōu)點、克服它們的缺點的話,所得到的電路將是非常理想的。通過一個無損元件———電容將推挽變換器和正激變換器結(jié)合在一起的電路即推挽正激變換器。1推挽正激變換器主電路圖3為推挽正激變換器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖中,關(guān)鍵的部分是變壓器T和電容C。變壓器的原邊繞組Lp1和Lp2的匝數(shù)是相等的,變壓器的副邊接入了全橋整流電路。該電路與推挽電路的不同之處就在于兩個開關(guān)器件S1和S2中間接入了圖3推挽正激變換器電路結(jié)構(gòu)一個無損元件———箝位電容C,另外兩端接在直流電源的正負(fù)極上。正是因為C的存在,使得整個電路工作原理和效果完全不同于推挽電路,從而克服了推挽變換器和正激變換器的缺點[6]。在電路穩(wěn)態(tài)的時候,不論是S1或S2哪一個導(dǎo)通,C[6],所以,in。而incds1Uds2構(gòu)成一:Uin+Uc=Uds1+Uds2=2Uin式中,Uds1和Uds2分別為S1或S2漏源極壓降。因為開關(guān)管漏源極壓降Uds1,2≥0(等于零的情況出現(xiàn)在漏源極承受電壓為反偏,此時反向并聯(lián)的二極管導(dǎo)通,漏源極電壓被箝位在0,故開關(guān)管在工作過程中所承受的最大的電壓應(yīng)力是2Uin,因此,加入C可消除開關(guān)管的電壓過沖現(xiàn)象。同時,由于C的端電壓具有浮動特性,如果選擇合適的箝位電容值,即能保證變壓器磁通在同一周期的兩個半周期中有相等的伏秒數(shù)和磁芯的雙向?qū)ΨQ磁化,使激磁電流和磁通在周期結(jié)束時回到起始點,無直流偏磁的現(xiàn)象。所以,推挽正激變換器的主要改進在于C,它的引入抑制了開關(guān)管的電壓尖峰,同時也抑制了推挽變換器固有的直流偏磁現(xiàn)象。推挽正激變換器保持了推挽電路和正激電路的優(yōu)點,克服了兩者的缺點,具有:①抑制變壓器的磁芯偏磁;②變壓器磁芯雙向磁化;③抑制開關(guān)管的關(guān)斷電壓尖峰等優(yōu)點,在低壓大電流的應(yīng)用場合中獲得了較高的效率,成為該場合較有優(yōu)勢的電路拓?fù)湫问絒6]。2工作及控制原理該電路的原邊2個開關(guān)管采用高頻固定占空比工作,即S1和S2交替導(dǎo)通,并且它們導(dǎo)通交替時有很小的死區(qū)延時,避免電源被直通。經(jīng)過高頻變壓器的升壓或降壓,再通過副邊的整流橋就形成直流電壓輸出。由于整個電路只有2個開關(guān)管,且以固定占空比交替導(dǎo)通,這就使得電路的控制電路十分簡單。3系統(tǒng)仿真試驗仿真原理圖中的各個元件參數(shù)的設(shè)置如下:—85—?應(yīng)用與測試?低壓電器(2007№17通用低壓電器篇開關(guān)管使用PSpice元件庫中提供的開關(guān)管模型,它由1個功率場效應(yīng)管和1個反向二極管并聯(lián)組成。輸入直流電壓Uin=48V;輸出直流電壓Uout=15V;推挽正激箝位電容C=40μF;副邊電容Cf=1000μF;開關(guān)頻率f=20kHz。系統(tǒng)接電阻性負(fù)載時,利用PSpice記錄下輸出電壓波形如圖4所示。系統(tǒng)接電感性負(fù)載輸出波形如圖5所示。圖4帶電阻性負(fù)載時輸出電壓波形圖5帶電感性負(fù)載時輸出電壓波形4實驗結(jié)果設(shè)定電路輸入電壓為48V,輸出為15V。圖6為主電路正常工作時利用示波器記錄的控制電路輸出的驅(qū)動信號波形。圖中,示波器通道2所示為主電路下面開關(guān)管的驅(qū)動波形,示波器通道4所示為主電路上面開關(guān)管的驅(qū)動波形。圖6控制電路輸出的驅(qū)動波形在主電路正常工作的情況下,用示波器記錄開關(guān)管柵源極電壓Ugs和漏源極電壓Uds,如圖7所示。通道2是Ugs,通道4是Uds。圖7主電路正常工作時Ugs和Uds的波形可以看出,Ugs呈現(xiàn)高電平,即開關(guān)管導(dǎo)通時,Uds近似為零,即開關(guān)管在導(dǎo)通時壓降很小;Ugs呈現(xiàn)低電平,即開關(guān)管關(guān)斷時,Uds為2倍的電源電壓,這是由電路拓?fù)錄Q定的,說明電路工作是正常的。利用示波器記錄原邊的箝位電容電壓波形圖如圖8所示。原邊箝位電容電壓始終保持與電源電壓相等。電路正常工作時,輸出電壓的波形圖如圖9所示。由圖可見,輸出電壓約為15V,電壓十分平穩(wěn),毛刺很小,波形很理想,證明逆變器開關(guān)電源的實驗是成功的。圖8原邊箝位電容電壓波形圖9輸出電壓波形5結(jié)語本文在研究推挽正激變換器的基礎(chǔ)上,對推挽正激變換器的主電路拓?fù)溥M行了仿真,并進一—95—低壓電器(2007№17通用低壓電器篇?應(yīng)用與測試?步設(shè)計制作了樣機,測定了實際工作中電路的各點電壓值,證實了推挽正激變換技術(shù)可以得到非?？煽康姆€(wěn)定直流電壓輸出?！緟⒖嘉墨I】[1]GOPINATHR,KIMS,WEBSTERM,etal.Develop2mentofaLowCostFuelCellInverterSystemwithDSPControl[J].IEEEPESC,2002(19:125621262.[2]ZHOUXunwei,YANGBo,AMORAOSOLuca,etal.NovelHigh2input2voltage,HighsientVoltage.].(1:2.[3]YAMATN,MATSUDAY,etal.HighFrequencyLindDC2ACConverterforUPSwithaNewVoltageClamper[C]//IEEEPowerElectronicsSpecialistsConference,PESC’90kewrd,1990:7492756.[4]張占松,蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計(修訂版[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.[5]陳道杰.].:上海交,2005.]..[MH,陳建業(yè).電力電子技術(shù)手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.收稿日期:2007202124(上接第25頁圖2協(xié)同設(shè)計平臺的主界面器端啟動瀏覽批注工具AutoVue,打開接觸板的三維設(shè)計圖;審核者作為客戶器端啟動瀏覽批注工具AutoVue,連接服務(wù)器得到模型圖;然后,審核者就可以提出自己對該設(shè)計的意見了。圖3應(yīng)用實例同時,還采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)模擬郵件系統(tǒng),在系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)郵件發(fā)送等操作。通過使用系統(tǒng)的個人郵件模塊,用戶可以方便地向任何一位用戶發(fā)送郵件。圖4為郵件系統(tǒng)的實例圖。圖4郵件系統(tǒng)3結(jié)語網(wǎng)絡(luò)協(xié)同設(shè)計是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機輔助設(shè)計技術(shù)的結(jié)合,代表了信息時代設(shè)計方式的發(fā)展方向,實時協(xié)同是目前該領(lǐng)域內(nèi)的研究重點。本文通過對協(xié)同設(shè)計技術(shù)的研究,開發(fā)了一個基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同設(shè)計系統(tǒng),并通過接觸板設(shè)計實例,給出了系統(tǒng)的運行情況。【參考文獻】[1]王魁生,李人厚,李宏敏,等.CSCW系統(tǒng)中實時協(xié)同設(shè)計模型的研究[J].計算機工程,2001,27(1:829.[2]田凌,陳繼忠,趙慧設(shè).網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計工具[J].中國機械工程,2004,15(19:177421777.[3]周祖德,盛步云.數(shù)字化協(xié)同與網(wǎng)絡(luò)交互設(shè)計[M].北京:科學(xué)出版社,2005.[4]呂振遠,田凌,王巧玉.實時協(xié)同設(shè)計技術(shù)及其支持系統(tǒng)[J].高技術(shù)通訊,2005,15(8:44248.收稿日期:2006211216—06—開關(guān)電源熱設(shè)計討論借本論題探討熱設(shè)計的方法及可靠性設(shè)計

先開個頭：散熱設(shè)計的一些基本原則

從有利于散熱的角度出發(fā)，印制版最好是直立安裝，板與板之間的距離一般不應(yīng)小于2cm，而且器件在印制版上的排列方式應(yīng)遵循一定的規(guī)則：

·對于采用自由對流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路（或其它器件）按縱長方式排列，如圖3示；對于采用強制空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電路（或其它器件）按橫長方式排列。

·同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等）放在冷卻氣流最下游。

·在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置，以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制板上方布置，以便減少這些器件工作時對其它器件溫度的影響。

·對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域（如設(shè)備的底部），千萬不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個器件最好是在水平面上交錯布局。

·設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動，所以在設(shè)計時要研究空氣流動路徑，合理配置器件或印制電路板?？諝饬鲃訒r總是趨向于阻力小的地方流動，所以在印制電路板上配置器件時，要避免在某個區(qū)域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問題。電子設(shè)備散熱的重要性

在電子設(shè)備廣泛應(yīng)用的今天。如何保證電子設(shè)備的長時間可靠運行，一直困擾著工程師們。造成電子設(shè)備故障的原因雖然很多，但是高溫是其中最重要的因素（其它因素重要性依次是振動Vibration、潮濕Humidity、灰塵Dust），溫度對電子設(shè)備的影響高達60％。

溫度和故障率的關(guān)系是成正比的，可以用下式來表示：

F=Ae-E/KT

其中：

F=故障率,

A=常數(shù)

E=功率

K=玻爾茲曼常量(8.63e-5eV/K)

T=結(jié)點溫度隨著芯片的集成度、功率密度的日愈提高，芯片的溫度越來越成為系統(tǒng)穩(wěn)定工作、性能提升的絆腳石。作為一個合格的電子產(chǎn)品設(shè)計人員，除了成功實現(xiàn)產(chǎn)品的功能之外，還必須充分考慮產(chǎn)品的穩(wěn)定性、工作壽命，環(huán)境適應(yīng)能力等等。而這些都和溫度有著直接或間接的關(guān)系。數(shù)據(jù)顯示，45%的電子產(chǎn)品損壞是由于溫度過高?？梢娚嵩O(shè)計的重要性。

如何對產(chǎn)品進行熱設(shè)計，首先我們可以從芯片廠家提供的芯片Datasheet為判斷的基礎(chǔ)依。如何理解Datasheet的相關(guān)參數(shù)呢？下面將對Datasheet中常用的熱參數(shù)逐一說明。

一、Datasheet中和散熱有關(guān)的幾個重要參數(shù)

P--芯片功耗，單位W（瓦）。功耗是熱量產(chǎn)生的直接原因。功耗大的芯片，發(fā)熱量也一定大。

Tc--芯片殼體溫度，單位℃。

Tj--結(jié)點溫度，單位℃。隨著結(jié)點溫度的提高，半導(dǎo)體器件性能將會下降。結(jié)點溫度過高將導(dǎo)致芯片工作不穩(wěn)定，系統(tǒng)死機，最終芯片燒毀。

Ta--環(huán)境溫度，單位℃。

Tstg--存儲溫度，單位℃。芯片的儲存溫度。

Rja/θja--結(jié)點到環(huán)境的熱阻，單位℃/W。

Rjc/θjc--結(jié)點到芯片殼的熱阻，單位℃/W

Ψjt--可以理解為結(jié)點到芯片上表面的熱阻。當(dāng)芯片熱量只有部分通過上殼散出的時候的熱阻參數(shù)。

LFM--風(fēng)速單位，英尺/分鐘。提供最大Ta、Tj、P--早期的芯片Datasheet一般都是這種。理論上我們只需要保證芯片附近的環(huán)境溫度不超過這個指標(biāo)就可以保證芯片可以正常工作。但是實際并非如此。Ta這個參數(shù)是按照J(rèn)EDEC標(biāo)準(zhǔn)測試而得。JEDEC標(biāo)準(zhǔn)是這樣定義的：把芯片置于一塊3X4.5英寸的4層PCB中間，環(huán)境溫度測試探頭距離這塊PCB的板邊緣12英寸?？梢娢覀儺a(chǎn)品幾乎不可能滿足這種測試條件。因此，Ta在這里對我們來說，沒什么意義。在這種情況下保守的做法是：保證芯片的殼體溫度Tc﹤Ta-max，一般來說芯片是可以正常工作的。>br>

直接提供Tc-max--這種情況相對較少，處理也相對簡單。只需保證Tc﹤Tc-max即可。>br>

提供Tj、Rjc/θjc、P--近2年來，隨著熱設(shè)計的重要性不斷提高，大部分的芯片資料都會提供上述參數(shù)?；竟饺缦拢?/p>

Tj=Tc+Rjc*P

只要保證Tj﹤Tj-max即可保證芯片正常工作。

歸根結(jié)底，我們只要能保證芯片的結(jié)點溫度不超過芯片給定的最大值，芯片就可以正常工作。如何判斷芯片是否需要增加散熱措施

第一步：搜集芯片的散熱參數(shù)。主要有：P、Rja、Rjc、Tj等

第二步：計算Tc-max：Tc-max=Tj-Rjc*P

第三步：計算要達到目標(biāo)需要的Rca：Rca=（Tc-max-Ta）/P

第四步：計算芯片本身的Rca’：Rca’=Rja-Rjc

如果Rca大于Rca’，說明不需要增加額外的散熱措施。

如果Rca小于Rca’，說明需要增加額外的散熱措施。比如增加散熱器、增加風(fēng)扇等等。

如前所述，Rja不能用于準(zhǔn)確的計算芯片的溫度，所以這種方法只能用于簡單的判斷。而不能用于最終的依據(jù)。下面舉一個簡單的例子：

例：某芯片功耗——1.7W；Rja——53℃/W；Tj——125℃；Rjc——25℃/W，芯片工作的最大環(huán)境溫度是50℃。判斷該芯片是否需要加散熱器，散熱器熱阻是多少。

Tc-max=Tj-Rjc*P

=125℃-25℃/W*1.7W

=82.5℃

Rca=（Tc-max-Ta）/P

=（82.5-50）1.7

=19.12℃/W

Rca’=Rja-Rjc

=53-25

=28℃/W

Rca小于Rca’，所以需要增加散熱器。

散熱器的熱阻假設(shè)為Rs，則有：

Rs//Rca’小于Rca

Rs*28/（Rs+28）小于19.12

Rs小于60.29℃/W

所以選用的散熱器熱阻必須小于60.29℃/W。上面僅是非常簡單的例子，當(dāng)然時間的情況要比這個復(fù)雜的多，需要通過仿真軟件計算來分析和計算。

在普通的數(shù)字電路設(shè)計中，我們很少考慮到集成電路的散熱，因為低速芯片的功耗一般很小，在正常的自然散熱條件下，芯片的溫升不會太大。隨著芯片速率的不斷提高，單個芯片的功耗也逐漸變大，例如：Ｉｎｔｅｌ的奔騰ＣＰＵ的功耗可達到25W。當(dāng)自然條件的散熱已經(jīng)不能使芯片的溫升控制在要求的指標(biāo)之下時，就需要使用適當(dāng)?shù)纳岽胧﹣砑涌煨酒砻鏌岬尼尫?，使芯片工作在正常溫度范圍之?nèi)。

通常條件下，熱量的傳遞包括三種方式：傳導(dǎo)、對流和輻射。傳導(dǎo)是指直接接觸的物體之間熱量由溫度高的一方向溫度較低的一方的傳遞，對流是借助流體的流動傳遞熱量，而輻射無需借助任何媒介，是發(fā)熱體直接向周圍空間釋放熱量。

在實際應(yīng)用中，散熱的措施有散熱器和風(fēng)扇兩種方式或者二者的同時使用。散熱器通過和芯片表面的緊密接觸使芯片的熱量傳導(dǎo)到散熱器，散熱器通常是一塊帶有很多葉片的熱的良導(dǎo)體，它的充分?jǐn)U展的表面使熱的輻射大大增加，同時流通的空氣也能帶走更大的熱能。風(fēng)扇的使用也分為兩種形式，一種是直接安裝在散熱器表面，另一種是安裝在機箱和機架上，提高整個空間的空氣流速。與電路計算中最基本的歐姆定律類似，散熱的計算有一個最基本的公式：

溫差=熱阻×功耗

在使用散熱器的情況下，散熱器與周圍空氣之間的熱釋放的"阻力"稱為熱阻，散熱器與空氣之間"熱流"的大小用芯片的功耗來代表，這樣熱流由散熱器流向空氣時由于熱阻的存在，在散熱器和空氣之間就產(chǎn)生了一定的溫差，就像電流流過電阻會產(chǎn)生電壓降一樣。同樣，散熱器與芯片表面之間也會存在一定的熱阻。熱阻的單位為℃/W。選擇散熱器時，除了機械尺寸的考慮之外，最重要的參數(shù)就是散熱器的熱阻。熱阻越小，散熱器的散熱能力越強。風(fēng)冷散熱原理

從熱力學(xué)的角度來看，物體的吸熱、放熱是相對的，凡是有溫度差存在時，就必然發(fā)生熱從高溫處傳遞到低溫處，這是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種現(xiàn)象。而熱傳遞的方式有三種：輻射、對流、傳導(dǎo)，其中以熱傳導(dǎo)為最快。我們要討論的風(fēng)冷散熱，實際上就是強制對流散熱。

對流換熱是指流體與其相接觸的固體表面或流體，而這具有不同溫度時所發(fā)生的熱量轉(zhuǎn)移過程。熱源將熱量以熱傳導(dǎo)方式傳至導(dǎo)熱導(dǎo)熱介質(zhì)，再由介質(zhì)傳至散熱片基部，由基部將熱量傳至散熱片肋片并通過風(fēng)扇與空氣分子進行受迫對流，將熱量散發(fā)到空氣中。風(fēng)扇不斷向散熱片吹入冷空氣，流出熱空氣，完成熱的散熱過程。

對流換熱即受導(dǎo)熱規(guī)律的支配，又受流體流動規(guī)律的支配，屬于一種復(fù)雜的傳熱過程，表現(xiàn)在對流換熱的影響因素比較多。

1．按流體產(chǎn)生流動的原因不同，可分為自然對流和強制對流。

2．按流動性質(zhì)來區(qū)分，有層流和紊流之別。流體從層流過渡到紊流是由于流動失去穩(wěn)定性的結(jié)果。一般以雷諾數(shù)（Re）的大小，作為層流或紊流的判斷依據(jù)。

3．流體的物性對對流換熱的影響。例如，粘度、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、導(dǎo)溫系數(shù)等等，它們隨流體不同而不同，隨溫度變化而變化，從而改變對流換熱的效果。

4．換熱表面的幾何條件對對流換熱的影響。其中包括：

1)管道中的進口、出口段的長度，形狀以及流道本身的長度等；

2)物體表面的幾何形狀，尺寸大小等；

3)物體表面，如管道壁面、平板表面等的粗糙程度；

4)物體表面的位置（平放、側(cè)放、垂直放置等）以及流動空間的大小。

5．流體物態(tài)改變的影響。

6．換熱面的邊界條件，如恒熱流、恒壁溫等，也會影響對流換熱。

7.風(fēng)量和溫度的關(guān)系

T＝Ta＋1.76P／Q

式中

Ta－－環(huán)境溫度，℃

P－－整機功率，W

Q－－風(fēng)扇的風(fēng)量，CFM

T－－機箱內(nèi)的溫度，℃舉一個電路設(shè)計中熱阻的計算的例子：

設(shè)計要求：芯片功耗：20瓦

芯片表面不能超過的最高溫度：85℃

環(huán)境溫度（最高）：55℃

計算所需散熱器的熱阻。

實際散熱器與芯片之間的熱阻很小，取01℃/W作為近似。則

（R+0.1）×20W=85℃-55℃

得到R=1.4℃/W

只有當(dāng)選擇的散熱器的熱阻小于1.4℃/W時才能保證芯片表面溫度不會超過85℃。

使用風(fēng)扇能帶走散熱器表面大量的熱量，降低散熱器與空氣的溫差，使散熱器與空氣之間的熱阻減小。因此散熱器的熱阻參數(shù)通常用一張表來表示。如下例：

風(fēng)速（英尺/秒）熱阻（℃/W）

03.5

1002.8

2002.3

3002.0

4001.8PCB表面貼裝電源器件的散熱設(shè)計

以Micrel公司表貼線性穩(wěn)壓器為例，介紹如何在僅使用一個印制電路板的銅鉑作為散熱器時是否可以正常工作。

1.系統(tǒng)要求:

VOUT=5.0V；VIN(MAX)=9.0V；VIN(MIN)=5.6V；IOUT=700mA；運行周期=100%；TA=50℃

根據(jù)上面的系統(tǒng)要求選擇750mAMIC2937A-5.0BU穩(wěn)壓器，其參數(shù)為：

VOUT=5V±2%(過熱時的最壞情況)

TJMAX=125℃。采用TO-263封裝，θJC=3℃/W；

θCS≈0℃/W(直接焊接在電路板上)。

2.初步計算：

VOUT(MIN)=5V-5×2%=4.9V

PD=(VIN(MAX)-VOUT(MIN))+IOUT+(VIN(MAX)×I)=[9V-4.9V]×700mA+(9V×15mA)=3W

溫度上升的最大值,ΔT=TJ(MAX)-TA=125℃-50℃=75℃；熱阻θJA(最壞情況):ΔT/PD=75℃/3.0W=25℃/W。

散熱器的熱阻,θSA=θJA-(θJC+θCS)；θSA=25-(3+0)=22℃/W(最大)。

3.決定散熱器物理尺寸：

采用一個方形、單面、水平具有阻焊層的銅箔散熱層與一個有黑色油性涂料覆蓋的散熱銅箔，并采用1.3米/秒的空氣散熱的方案相比較，后者的散熱效果最好。

采用實線方案，保守設(shè)計需要5,000mm2的散熱銅箔，即71mm×71mm(每邊長2.8英寸)的正方形。

4.采用SO-8和SOT-223封裝的散熱要求：

在下面的條件下計算散熱面積大?。篤OUT=5.0V；VIN(MAX)=14V；VIN(MIN)=5.6V；IOUT=150mA；占空比=100%；TA=50℃。在允許的條件下，電路板生產(chǎn)設(shè)備更容易處理雙列式SO-8封裝的器件。SO-8能滿足這個要求嗎？采用MIC2951-03BM(SO-8封裝)，可以得到以下參數(shù)：

TJMAX=125℃；θJC≈100℃/W。

5.計算采用SO-8封裝的參數(shù)：

PD=[14V-5V]×150mA+(14V×8mA)=1.46W；

升高的溫度=125℃-50℃=75℃；

熱阻θJA(最壞的情況):

ΔT/PD=75℃/1.46W=51.3℃/W；

θSA=51-100=-49℃/W(最大)。

顯然，在沒有致冷條件下，SO-8不能滿足設(shè)計要求?？紤]采用SOT-223封裝的MIC5201-5.0BS調(diào)壓器，該封裝比SO-8小，但其三個引腳具有很好的散熱效果。選用MIC5201-3.3BS，其相關(guān)參數(shù)如下：

TJMAX=125℃

SOT-223的熱阻θJC=15℃/W

θCS=0℃/W(直接焊在線路板上的)。

6.計算采用SOT-223封裝的結(jié)果:

PD=[14V-4.9V]×150mA+(14V×1.5mA)=1.4W

上升溫度=125℃-50℃=75℃；

熱阻θJA(最壞的情況):

ΔT/PD=75℃/1.4W=54℃/W；

θSA=54-15=39℃/W(最大)。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，參考圖1，采用1,400mm2的散熱銅箔(邊長1.5英寸的正方形)可以滿足設(shè)計要求。

以上的設(shè)計結(jié)果可以作為粗略的參考，實際設(shè)計中需要了解電路板的熱特性，得出更準(zhǔn)確、滿足實際設(shè)計的結(jié)果。（Rcs是器件到散熱器的熱阻，由于是直接焊在PCB上，可視為零。

在PD等式中的15mA等是器件工作時所需的靜態(tài)電流，你可以在DATASHEET查出。如：MIC2937A-5.0BU的regulatorquiescentcurrent在IL為750mA時的典型值為15mA）散熱器材料的選擇：

散熱片的制造材料是影響效能的重要因素，選擇時必須加以注意！目前加工散熱片所采用的金屬材料與常見金屬材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)：

金317W/mK

銀

429W/mK

鋁

401W/mK

鐵

237W/mK

銅

48W/mK

AA6061型鋁合金155W/mK

AA6063型鋁合金

201W/mK

ADC12型鋁合金

96W/mK

AA1070型鋁合金

226W/mK

AA1050型鋁合金

209W/mK

熱傳導(dǎo)系數(shù)的單位為W/mK，即截面積為1平方米的柱體沿軸向1米距離的溫差為1開爾文（1K＝1℃）時的熱傳導(dǎo)功率。

熱傳導(dǎo)系數(shù)自然是越高越好，但同時還需要兼顧到材料的機械性能與價格。熱傳導(dǎo)系數(shù)很高的金、銀，由于質(zhì)地柔軟、密度過大、及價格過于昂貴而無法廣泛采用；鐵則由于熱傳導(dǎo)率過低，無法滿足高熱密度場合的性能需要，不適合用于制作計算機空冷散熱片。銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)同樣很高，可礙于硬度不足、密度較大、成本稍高、加工難度大等不利條件，在計算機相關(guān)散熱片中使用較少，但近兩年隨著對散熱設(shè)備性能要求的提高，越來越多的散熱器產(chǎn)品部分甚至全部采用了銅質(zhì)材料。鋁作為地殼中含量最高的金屬，因熱傳導(dǎo)系數(shù)較高、密度小、價格低而受到青睞；但由于純鋁硬度較小，在各種應(yīng)用領(lǐng)域中通常會摻加各種配方材料制成鋁合金，寄此獲得許多純鋁所不具備的特性，而成為了散熱片加工材料的理想選擇。

各種鋁合金材料根據(jù)不同的需要，通過調(diào)整配方材料的成分與比例，可以獲得各種不同的特性，適合于不同的成形、加工方式，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。上表中列出的5種不同鋁合金中：AA6061與AA6063具有不錯的熱傳導(dǎo)能力與加工性，適合于擠壓成形工藝，在散熱片加工中被廣為采用。ADC12適合于壓鑄成形，但熱傳導(dǎo)系數(shù)較低，因此散熱片加工中通常采用AA1070鋁合金代替，可惜加工機械性能方面不及ADC12。AA1050則具有較好的延展性，適合于沖壓工藝，多用于制造細薄的鰭片。風(fēng)扇的選擇:

風(fēng)扇是風(fēng)冷散熱器中必不可少的組成部分，對散熱效果起著至關(guān)重要的作用，是散熱器中唯一的主動部件；同時，更對散熱器的工作噪音有著決定性的影響。風(fēng)扇在散熱中的職責(zé)為：憑借自身的導(dǎo)流作用，令空氣以一定的速度、一定的方式通過散熱片，利用空氣與散熱片之間的熱交換帶走其上堆積的熱量，從而實現(xiàn)“強制對流”的散熱方式。

散熱片即使結(jié)構(gòu)再復(fù)雜，也只是一個被動的熱交換體；因此，一款風(fēng)冷散熱器能否正?！肮ぷ鳌?，幾乎完全取決于風(fēng)扇的工作狀態(tài)。在不改變散熱器結(jié)構(gòu)與其它組成部分的情況下，僅僅是更換更加合適、強勁的風(fēng)扇，也可以令散熱效果獲得大幅度的提升；反之，如果風(fēng)扇搭配不合適或不夠強勁，則會使風(fēng)冷散熱器效能大打折扣，令散熱片與整體設(shè)計上的優(yōu)點被埋沒于無形；更有甚者，由于風(fēng)扇是風(fēng)冷散熱器中唯一確實“工作”的部分，它本身的故障也就會導(dǎo)致散熱器整體的故障，令其喪失大部分的散熱性能，進而引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定或當(dāng)機，甚至因高溫而燒毀設(shè)備。

風(fēng)扇可分為：含油軸承、單滾珠軸承、雙滾珠軸承、液壓軸承、來福軸承、Hypro軸承、磁懸浮軸承、納米陶瓷軸承等，下面是其性能比較表

從由表中可以看出，軸承技術(shù)對風(fēng)扇的性能、噪音、壽命起著重要的決定性作用，實際選購風(fēng)扇時必須加以注意。通常可根據(jù)性能、噪音、壽命以及價格四方面要求綜合考慮：

1.性能不高，噪音小，價格低，含油軸承是唯一的選擇，但壽命較短，使用一段時間后噪音可能會逐漸增大，需做好維護或更換的心理準(zhǔn)備。

2.性能強悍，壽命長，價格不高，滾珠軸承是不二之選，但需忍受其工作時產(chǎn)生的較大噪音。

3.性能與噪音都沒有特殊要求，但希望壽命長，價格不高，來福、Hypro軸承等含油軸承的改進型均是值得考慮的選擇。

4.性能好，噪音低，壽命長，如此便不能對價格提出進一步的要求了，只要資金充足，液壓、精密陶瓷等特色軸承技術(shù)都可列入選擇范圍之內(nèi)。

5.對靜音與壽命要求極高，磁懸浮軸承是僅有的選擇，只是性能不佳，價格過高。（）（黑色的熱輻射能力強，自然散熱時有優(yōu)勢。如果是風(fēng)冷，主要靠空氣對流散熱，兩者就差不多了。）散熱設(shè)計的一些基本原則從有利于散熱的角度出發(fā),印制版最好是直立安裝,板與板之間的距離一般不應(yīng)小于2cm,而且器件在印制版上的排列方式應(yīng)遵循一定的規(guī)則:·對于采用自由對流空氣冷卻的設(shè)備,最好是將集成電路(或其它器件)按縱長方式排列,如圖3示;對于采用強制空氣冷卻的設(shè)備,最好是將集成電路(或其它器件)按橫長方式排列.·同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列,發(fā)熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處),發(fā)熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等)放在冷卻氣流最下游.·在水平方向上,大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置,以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上,大功率器件盡量靠近印制板上方布置,以便減少這些器件工作時對其它器件溫度的影響.·對溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部),千萬不要將它放在發(fā)熱器件的正上方,多個器件最好是在水平面上交錯布局.·設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動,所以在設(shè)計時要研究空氣流動路徑,合理配置器件或印制電路板.空氣流動時總是趨向于阻力小的地方流動,所以在印制電路板上配置器件時,要避免在某個區(qū)域留有較大的空域.整機中多塊印制電路板的配置也應(yīng)注意同樣的問題.電子設(shè)備散熱的重要性

在電子設(shè)備廣泛應(yīng)用的今天.如何保證電子設(shè)備的長時間可靠運行,一直困擾著工程師們.造成電子設(shè)備故障的原因雖然很多,但是高溫是其中最重要的因素(其它因素重要性依次是振動Vibration、潮濕Humidity、灰塵Dust),溫度對電子設(shè)備的影響高達60%.

溫度和故障率的關(guān)系是成正比的,可以用下式來表示:

F=Ae-E/KT

其中:

F=故障率,

A=常數(shù)

E=功率

K=玻爾茲曼常量(8.63e-5eV/K)

T=結(jié)點溫度如何對產(chǎn)品進行熱設(shè)計,首先我們可以從芯片廠家提供的芯片Datasheet為判斷的基礎(chǔ)依.如何理解Datasheet的相關(guān)參數(shù)呢?下面將對Datasheet中常用的熱參數(shù)逐一說明.一、Datasheet中和散熱有關(guān)的幾個重要參數(shù)P--芯片功耗,單位W(瓦).功耗是熱量產(chǎn)生的直接原因.功耗大的芯片,發(fā)熱量也一定大.Tc--芯片殼體溫度,單位℃.Tj--結(jié)點溫度,單位℃.隨著結(jié)點溫度的提高,半導(dǎo)體器件性能將會下降.結(jié)點溫度過高將導(dǎo)致芯片工作不穩(wěn)定,系統(tǒng)死機,最終芯片燒毀.Ta--環(huán)境溫度,單位℃.Tstg--存儲溫度,單位℃.芯片的儲存溫度.Rja/θja--結(jié)點到環(huán)境的熱阻,單位℃/W.Rjc/θjc--結(jié)點到芯片殼的熱阻,單位℃/WΨjt--可以理解為結(jié)點到芯片上表面的熱阻.當(dāng)芯片熱量只有部分通過上殼散出的時候的熱阻參數(shù).LFM--風(fēng)速單位,英尺/分鐘.4.5英寸的4層PCB中間,環(huán)境溫度測試探頭距離這塊PCB的板邊緣12英寸.可見我們產(chǎn)品幾乎不可能滿足這種測試條件.因此,Ta在這里對我們來說,沒什么意義.在這種情況下保守的做法是:保證芯片的殼體溫度Tc﹤Ta-max,一般來說芯片是可以正常工作的.>br>

直接提供Tc-max--這種情況相對較少,處理也相對簡單.只需保證Tc﹤Tc-max即可.>br>

提供Tj、Rjc/θjc、P--近2年來,隨著熱設(shè)計的重要性不斷提高,大部分的芯片資料都會提供上述參數(shù).基本公式如下:

Tj=Tc+Rjc*P

只要保證Tj﹤Tj-max即可保證芯片正常工作.

歸根結(jié)底,我們只要能保證芯片的結(jié)點溫度不超過芯片給定的最大值,芯片就可以正常工作.如何判斷芯片是否需要增加散熱措施第一步:搜集芯片的散熱參數(shù).主要有:P、Rja、Rjc、Tj等第二步:計算Tc-max:Tc-max=Tj-Rjc*P第三步:計算要達到目標(biāo)需要的Rca:Rca=(Tc-max-Ta)/P第四步:計算芯片本身的Rca’:Rca’=Rja-Rjc如果Rca大于Rca’,說明不需要增加額外的散熱措施.如果Rca小于Rca’,說明需要增加額外的散熱措施.比如增加散熱器、增加風(fēng)扇等等.例:某芯片功耗——1.7W;Rja——53℃/W;Tj——125℃;Rjc——25℃Tc-max=Tj-Rjc*P=125℃=82.5℃Rca=(Tc-max-Ta)/P=(82.5-50)1.7=19.12℃Rca’=Rja-Rjc=53-25=28℃Rca小于Rca’,所以需要增加散熱器.散熱器的熱阻假設(shè)為Rs,則有:Rs//Rca’小于RcaRs*28/(Rs+28)小于19.12Rs小于60.29℃所以選用的散熱器熱阻必須小于60.29℃上面僅是非常簡單的例子,當(dāng)然時間的情況要比這個復(fù)雜的多,需要通過仿真軟件計算來分析和計算.在普通的數(shù)字電路設(shè)計中,我們很少考慮到集成電路的散熱,因為低速芯片的功耗一般很小,在正常的自然散熱條件下,芯片的溫升不會太大.隨著芯片速率的不斷提高,單個芯片的功耗也逐漸變大,例如:Intel的奔騰CPU的功耗可達到25W.當(dāng)自然條件的散熱已經(jīng)不能使芯片的溫升控制在要求的指標(biāo)之下時,就需要使用適當(dāng)?shù)纳岽胧﹣砑涌煨酒砻鏌岬尼尫?使芯片工作在正常溫度范圍之內(nèi).通常條件下,熱量的傳遞包括三種方式:傳導(dǎo)、對流和輻射.傳導(dǎo)是指直接接觸的物體之間熱量由溫度高的一方向溫度較低的一方的傳遞,對流是借助流體的流動傳遞熱量,而輻射無需借助任何媒介,是發(fā)熱體直接向周圍空間釋放熱量.在實際應(yīng)用中,散熱的措施有散熱器和風(fēng)扇兩種方式或者二者的同時使用.散熱器通過和芯片表面的緊密接觸使芯片的熱量傳導(dǎo)到散熱器,散熱器通常是一塊帶有很多葉片的熱的良導(dǎo)體,它的充分?jǐn)U展的表面使熱的輻射大大增加,同時流通的空氣也能帶走更大的熱能.風(fēng)扇的使用也分為兩種形式,一種是直接安裝在散熱器表面,另一種是安裝在機箱和機架上,提高整個空間的空氣流速.與電路計算中最基本的歐姆定律類似,散熱的計算有一個最基本的公式:溫差=熱阻×功耗在使用散熱器的情況下,散熱器與周圍空氣之間的熱釋放的"阻力"稱為熱阻,散熱器與空氣之間"熱流"的大小用芯片的功耗來代表,這樣熱流由散熱器流向空氣時由于熱阻的存在,在散熱器和空氣之間就產(chǎn)生了一定的溫差,就像電流流過電阻會產(chǎn)生電壓降一樣.同樣,散熱器與芯片表面之間也會存在一定的熱阻.熱阻的單位為℃/W.選擇散熱器時,除了機械尺寸的考慮之外,最重要的參數(shù)就是散熱器的熱阻.熱阻越小,散熱器的散熱能力越強.風(fēng)冷散熱原理從熱力學(xué)的角度來看,物體的吸熱、放熱是相對的,凡是有溫度差存在時,就必然發(fā)生熱從高溫處傳遞到低溫處,這是自然界和工程技術(shù)領(lǐng)域中極普遍的一種現(xiàn)象.而熱傳遞的方式有三種:輻射、對流、傳導(dǎo),其中以熱傳導(dǎo)為最快.我們要討論的風(fēng)冷散熱,實際上就是強制對流散熱.對流換熱是指流體與其相接觸的固體表面或流體,而這具有不同溫度時所發(fā)生的熱量轉(zhuǎn)移過程.熱源將熱量以熱傳導(dǎo)方式傳至導(dǎo)熱導(dǎo)熱介質(zhì),再由介質(zhì)傳至散熱片基部,由基部將熱量傳至散熱片肋片并通過風(fēng)扇與空氣分子進行受迫對流,將熱量散發(fā)到空氣中.風(fēng)扇不斷向散熱片吹入冷空氣,流出熱空氣,完成熱的散熱過程.對流換熱即受導(dǎo)熱規(guī)律的支配,又受流體流動規(guī)律的支配,屬于一種復(fù)雜的傳熱過程,表現(xiàn)在對流換熱的影響因素比較多.1．按流體產(chǎn)生流動的原因不同,可分為自然對流和強制對流.3．流體的物性對對流換熱的影響.例如,粘度、密度、導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、導(dǎo)溫系數(shù)等等,它們隨流體不同而不同,隨溫度變化而變化,從而改變對流換熱的效果.4．換熱表面的幾何條件對對流換熱的影響.其中包括:1)管道中的進口、出口段的長度,形狀以及流道本身的長度等;2)物體表面的幾何形狀,尺寸大小等;3)物體表面,如管道壁面、平板表面等的粗糙程度;4)物體表面的位置(平放、側(cè)放、垂直放置等)以及流動空間的大小.5．流體物態(tài)改變的影響.6．換熱面的邊界條件,如恒熱流、恒壁溫等,也會影響對流換熱.7.風(fēng)量和溫度的關(guān)系T＝Ta+1.76P/Q式中Ta--環(huán)境溫度,℃P--整機功率,WQ--風(fēng)扇的風(fēng)量,CFMT--機箱內(nèi)的溫度,℃舉一個電路設(shè)計中熱阻的計算的例子:設(shè)計要求:芯片功耗:20瓦芯片表面不能超過的最高溫度:85℃環(huán)境溫度(最高):55℃計算所需散熱器的熱阻.實際散熱器與芯片之間的熱阻很小,取01℃(R+0.1)×20W=85℃-55得到R=1.4℃只有當(dāng)選擇的散熱器的熱阻小于1.4℃/W時才能保證芯片表面溫度不會超過85風(fēng)速(英尺/秒)熱阻(℃/W)03.51002.82002.33002.04001.8PCB表面貼裝電源器件的散熱設(shè)計以Micrel公司表貼線性穩(wěn)壓器為例,介紹如何在僅使用一個印制電路板的銅鉑作為散熱器時是否可以正常工作.1.系統(tǒng)要求:VOUT=5.0V;VIN(MAX)=9.0V;VIN(MIN)=5.6V;IOUT=700mA;運行周期=100%;TA=50℃根據(jù)上面的系統(tǒng)要求選擇750mAMIC2937A-5.0BU穩(wěn)壓器,其參數(shù)為:VOUT=5V±2%(過熱時的最壞情況)TJMAX=125℃.采用TO-263封裝,θJC=3θCS≈0℃2.初步計算:VOUT(MIN)=5V-5×2%=4.9VPD=(VIN(MAX)-VOUT(MIN))+IOUT+(VIN(MAX)×I)=[9V-4.9V]×700mA+(9V×15mA)=3W溫度上升的最大值,ΔT=TJ(MAX)-TA=125℃-50℃=75℃;熱阻θJA(最壞情況):ΔT/PD=散熱器的熱阻,θSA=θJA-(θJC+θCS);θSA=25-(3+0)=22℃3.決定散熱器物理尺寸:采用一個方形、單面、水平具有阻焊層的銅箔散熱層與一個有黑色油性涂料覆蓋的散熱銅箔,并采用1.3米/秒的空氣散熱的方案相比較,后者的散熱效果最好.采用實線方案,保守設(shè)計需要5,000mm2的散熱銅箔,即71mm×71mm(每邊長2.8英寸)的正方形.4.采用SO-8和SOT-223封裝的散熱要求:在下面的條件下計算散熱面積大小:VOUT=5.0V;VIN(MAX)=14V;VIN(MIN)=5.6V;IOUT=150mA;占空比=100%;TA=50℃TJMAX=125℃;θJC≈1005.計算采用SO-8封裝的參數(shù):PD=[14V-5V]×150mA+(14V×8mA)=1.46W;升高的溫度=125℃-50℃熱阻θJA(最壞的情況):ΔT/PD=75℃/1.46W=51.3θSA=51-100=-49℃顯然,在沒有致冷條件下,SO-8不能滿足設(shè)計要求.考慮采用SOT-223封裝的MIC5201-5.0BS調(diào)壓器,該封裝比SO-8小,但其三個引腳具有很好的散熱效果.選用MIC5201-3.3BS,其相關(guān)參數(shù)如下:TJMAX=125℃SOT-223的熱阻θJC=15℃θCS=0℃6.計算采用SOT-223封裝的結(jié)果:PD=[14V-4.9V]×150mA+(14V×1.5mA)=1.4W上升溫度=125℃-50℃熱阻θJA(最壞的情況):ΔT/PD=75℃/1.4W=54θSA=54-15=39℃/W(最大).根據(jù)以上的數(shù)據(jù),參考圖1,采用1,400mm2的散熱銅箔(邊長1.5英寸以上的設(shè)計結(jié)果可以作為粗略的參考,實際設(shè)計中需要了解電路板的熱特性,得出更準(zhǔn)確、滿足實際設(shè)計的結(jié)果.散熱器材料的選擇:散熱片的制造材料是影響效能的重要因素,選擇時必須加以注意!目前加工散熱片所采用的金屬材料與常見金屬材料的熱傳導(dǎo)系數(shù):金317W/mK銀429W/mK鋁401W/mK鐵237W/mK銅48W/mKAA6061型鋁合金155W/mKAA6063型鋁合金201W/mKADC12型鋁合金96W/mKAA1070型鋁合金226W/mKAA1050型鋁合金209W/mK熱傳導(dǎo)系數(shù)的單位為W/mK,即截面積為1平方米的柱體沿軸向1米距離的溫差為1開爾文(1K＝1℃熱傳導(dǎo)系數(shù)自然是越高越好,但同時還需要兼顧到材料的機械性能與價格.熱傳導(dǎo)系數(shù)很高的金、銀,由于質(zhì)地柔軟、密度過大、及價格過于昂貴而無法廣泛采用;鐵則由于熱傳導(dǎo)率過低,無法滿足高熱密度場合的性能需要,不適合用于制作計算機空冷散熱片.銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)同樣很高,可礙于硬度不足、密度較大、成本稍高、加工難度大等不利條件,在計算機相關(guān)散熱片中使用較少,但近兩年隨著對散熱設(shè)備性能要求的提高,越來越多的散熱器產(chǎn)品部分甚至全部采用了銅質(zhì)材料.鋁作為地殼中含量最高的金屬,因熱傳導(dǎo)系數(shù)較高、密度小、價格低而受到青睞;但由于純鋁硬度較小,在各種應(yīng)用領(lǐng)域中通常會摻加各種配方材料制成鋁合金,寄此獲得許多純鋁所不具備的特性,而成為了散熱片加工材料的理想選擇.各種鋁合金材料根據(jù)不同的需要,通過調(diào)整配方材料的成分與比例,可以獲得各種不同的特性,適合于不同的成形、加工方式,應(yīng)用于不同的領(lǐng)域.上表中列出的5種不同鋁合金中:AA6061與AA6063具有不錯的熱傳導(dǎo)能力與加工性,適合于擠壓成形工藝,在散熱片加工中被廣為采用.ADC12適合于壓鑄成形,但熱傳導(dǎo)系數(shù)較低,因此散熱片加工中通常采用AA1070鋁合金代替,可惜加工機械性能方面不及ADC12.AA1050則具有較好的延展性,適合于沖壓工藝,多用于制造細薄的鰭片.風(fēng)扇的選擇:

風(fēng)扇是風(fēng)冷散熱器中必不可少的組成部分,對散熱效果起著至關(guān)重要的作用,是散熱器中唯一的主動部件;同時,更對散熱器的工作噪音有著決定性的影響.風(fēng)扇在散熱中的職責(zé)為:憑借自身的導(dǎo)流作用,令空氣以一定的速度、一定的方式通過散熱片,利用空氣與散熱片之間的熱交換帶走其上堆積的熱量,從而實現(xiàn)“強制對流”的散熱方式.

散熱片即使結(jié)構(gòu)再復(fù)雜,也只是一個被動的熱交換體;因此,一款風(fēng)冷散熱器能否正?！肮ぷ鳌?幾乎完全取決于風(fēng)扇的工作狀態(tài).在不改變散熱器結(jié)構(gòu)與其它組成部分的情況下,僅僅是更換更加合適、強勁的風(fēng)扇,也可以令散熱效果獲得大幅度的提升;反之,如果風(fēng)扇搭配不合適或不夠強勁,則會使風(fēng)冷散熱器效能大打折扣,令散熱片與整體設(shè)計上的優(yōu)點被埋沒于無形;更有甚者,由于風(fēng)扇是風(fēng)冷散熱器中唯一確實“工作”的部分,它本身的故障也就會導(dǎo)致散熱器整體的故障,令其喪失大部分的散熱性能,進而引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定或當(dāng)機,甚至因高溫而燒毀設(shè)備.

風(fēng)扇可分為:含油軸承、單滾珠軸承、雙滾珠軸承、液壓軸承、來福軸承、Hypro軸承、磁懸浮軸承、納米陶瓷軸承等,下面是其性能比較表

從由表中可以看出,軸承技術(shù)對風(fēng)扇的性能、噪音、壽命起著重要的決定性作用,實際選購風(fēng)扇時必須加以注意.通?？筛鶕?jù)性能、噪音、壽命以及價格四方面要求綜合考慮:

1.性能不高,噪音小,價格低,含油軸承是唯一的選擇,但壽命較短,使用一段時間后噪音可能會逐漸增大,需做好維護或更換的心理準(zhǔn)備.

2.性能強悍,壽命長,價格不高,滾珠軸承是不二之選,但需忍受其工作時產(chǎn)生的較大噪音.

3.性能與噪音都沒有特殊要求,但希望壽命長,價格不高,來福、Hypro軸承等含油軸承的改進型均是值得考慮的選擇.

4.性能好,噪音低,壽命長,如此便不能對價格提出進一步的要求了,只要資金充足,液壓、精密陶瓷等特色軸承技術(shù)都可列入選擇范圍之內(nèi).

5.對靜音與壽命要求極高,磁懸浮軸承是僅有的選擇,只是性能不佳,價格過高.1.緒論在開關(guān)模式的功率轉(zhuǎn)換器中，功率開關(guān)的導(dǎo)通時間是根據(jù)輸入和輸出電壓來調(diào)節(jié)的。因而，功率轉(zhuǎn)換器是一種反映輸入與輸出的變化而使其導(dǎo)通時間被調(diào)制的獨立控制系統(tǒng)。由于理論近似，控制環(huán)的設(shè)計往往陷入復(fù)雜的方程式中，使開關(guān)電源的控制設(shè)計面臨挑戰(zhàn)并且常常走入誤區(qū)。下面幾頁將展示控制環(huán)的簡單化近似分析，首先大體了解開關(guān)電源系統(tǒng)中影響性能的各種參數(shù)。給出一個實際的開關(guān)電源作為演示以表明哪些器件與設(shè)計控制環(huán)的特性有關(guān)。測試結(jié)果和測量方法也包含在其中。2.基本控制環(huán)概念2.1傳輸函數(shù)和博得圖系統(tǒng)的傳輸函數(shù)定義為輸出除以輸入。它由增益和相位因素組成并可以在博得圖上分別用圖形表示。整個系統(tǒng)的閉環(huán)增益是環(huán)路里各個部分增益的乘積。在博得圖中，增益用對數(shù)圖表示。因為兩個數(shù)的乘積的對數(shù)等于他們各自對數(shù)的和，他們的增益可以畫成圖相加。系統(tǒng)的相位是整個環(huán)路相移之和。

2.2極點數(shù)學(xué)上，在傳輸方程式中，當(dāng)分母為零時會產(chǎn)生一個極點。在圖形上，當(dāng)增益以20dB每十倍頻的斜率開始遞減時，在博得圖上會產(chǎn)生一個極點。圖1舉例說明一個低通濾波器通常在系統(tǒng)中產(chǎn)生一個極點。其傳輸函數(shù)和博得圖也一并給出。2.3零點零點是頻域范圍內(nèi)的傳輸函數(shù)當(dāng)分子等于零時產(chǎn)生的。在博得圖中，零點發(fā)生在增益以20dB每十倍頻的斜率開始遞增的點，并伴隨有90度的相位超前。圖2描述一個由高通濾波器電路引起的零點。存在第二種零點，即右半平面零點，它引起相位滯后而非超前。伴隨著增益遞增，右半平面零點引起90度的相位滯后。右半平面零點經(jīng)常出現(xiàn)于BOOST和BUCK-BOOST轉(zhuǎn)換器中，所以，在設(shè)計反饋補償電路的時候要非常警惕，以使系統(tǒng)的穿越頻率大大低于右半平面零點的頻率。右半平面零點的博得圖見圖3。

3.0開關(guān)電源的理想增益相位圖設(shè)計任何控制系統(tǒng)首先必須清楚地定義出目標(biāo)。通常，這個目標(biāo)是建立一個簡單的博得圖以達到最好的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)，最緊密的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)率和最好的穩(wěn)定性。理想的閉環(huán)博得圖應(yīng)該包含三個特性：足夠的相位裕量，寬的帶寬，和高增益。高的相位裕量能阻尼振蕩并縮短瞬態(tài)調(diào)節(jié)時間。寬的帶寬允許電源系統(tǒng)快速響應(yīng)線性和負(fù)載的突變。高的增益保證良好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)率。

3.1相位裕量參看圖4，相位裕量是在穿越頻率處相位高于0度的數(shù)量。這不同于大多數(shù)控制系統(tǒng)教科書里提出的從-180度開始測量相位裕量。其中包括DC負(fù)反饋所提供的180度初始相移。在實際測量中，這180度相移在DC處被補償并允許相位裕量從0度開始測量。根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)的相位裕量大于0度時，此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。然而，有一個邊界穩(wěn)定區(qū)域存在，此處（指邊界穩(wěn)定區(qū)，譯注），系統(tǒng)由于瞬態(tài)響應(yīng)引起振蕩到經(jīng)過一個長的調(diào)節(jié)時間最終穩(wěn)定下來。如果相位裕量小于45度，則系統(tǒng)在邊界穩(wěn)定。當(dāng)相位裕量超過45度時，能提供最好的動態(tài)響應(yīng)，短的調(diào)節(jié)時間和最少過沖。3.2增益帶寬增益帶寬是指單位增益時的頻率，見圖4，增益帶寬就是穿越頻率Fcs。最大穿越頻率的主要限制因素是電源的開關(guān)頻率。根據(jù)采樣定理，如果采樣頻率小于2倍信號頻率（更嚴(yán)謹(jǐn)一點的說法是應(yīng)該小于2倍最大信號頻率，譯注），則被采樣的信息就不能被完全讀取在開關(guān)電源中，開關(guān)頻率可以從輸出紋波中看得出來，它是錯誤的信息，并且必須不被控制環(huán)路所傳遞。因此，系統(tǒng)的穿越頻率必須小于開關(guān)頻率的一半，否則，開關(guān)噪聲和紋波會扭曲輸出電壓中想要得到的信息，并導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。3.3增益高的系統(tǒng)增益對于保證好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)率提供重要貢獻。它能夠使PWM比較器在響應(yīng)輸入輸出電壓的變化時精確地改變電源開關(guān)的占空比，通常，需要在決定高增益和低相位裕量之間做出權(quán)衡。

4.實際設(shè)計分析舉例用經(jīng)典環(huán)路控制分析方法，開關(guān)調(diào)整器的控制環(huán)分為四個主要部分：輸出濾波器，PWM電路，誤差放大器補償和反饋。圖5用方塊圖舉例說明這四部分，圖6舉例說明一個開關(guān)電源電路圖。

首先，輸出電壓被反饋網(wǎng)絡(luò)降壓，然后把這個反饋電壓送入誤差放大器，使之與基準(zhǔn)電壓相比較而產(chǎn)生一個誤差電壓信號。脈寬調(diào)制部分拾取這個誤差電壓并且把它與功率變壓器的電流相比較并轉(zhuǎn)化為合適的占空比去控制輸出部分功率脈沖調(diào)制的數(shù)量。輸出濾波器部分使來自于功率變壓器的斬波電壓或電流平滑，使反饋控制環(huán)完善。下面確定每一部分的增益和相位，并把他們聯(lián)合起來形成系統(tǒng)的傳輸函數(shù)和系統(tǒng)的增益相位點。

4.1反饋網(wǎng)絡(luò)H(s)反饋網(wǎng)絡(luò)把輸出電壓降到誤差放大器參考電壓的水平，其傳輸式按簡單的電阻分壓式得到：

4.2輸出濾波部分G1(S)在電流模式控制系統(tǒng)中，輸出電流被調(diào)節(jié)以達到目標(biāo)的輸出電壓。輸出濾波部分把脈動的輸出電流轉(zhuǎn)換為目標(biāo)輸出電壓。小信號分析得到：

輸出電容的ESR和反饋網(wǎng)絡(luò)的電阻（R1+R2=RFB）反映出輸出濾波器傳輸函數(shù)的特性。圖7的電路分析給出ESR和RSENSE的影響。傳輸函數(shù)G1(S)給出RFB的初始低頻增益。這個增益在fPOLE=1/2*π*（RFB+ESR）*C處開始滾降，并在fZERO=1/2*π*ESR*C變?yōu)樗?。G1(S)的博得圖見圖8。

4.3PWM電路部分G2(S)光耦電路把誤差放大網(wǎng)路產(chǎn)生的誤差信號傳輸?shù)街鬟?。AS3842PWM電路把這個誤差電壓與通過主邊功率變壓器的電流進行比較。然后功率場效應(yīng)管的占空比被調(diào)制，以提供足夠的電流到副邊來維持想要的輸出。

光耦的小信號傳輸函數(shù)是與光耦的電流傳輸比成比例的固定增益。R5（原文誤為R6，式5一并改為R5，譯注）是與光耦的二極管串聯(lián)的限流電阻，并且是AS3842誤差放大器的輸出阻抗（此句應(yīng)該理解為R5是這個AS3842開關(guān)電源電路中，誤差放大器部分的輸出阻抗，譯注）。這一點在應(yīng)用文檔“SecondaryerroramplifierwiththeAS431”中有深入的闡述。從誤差放大器的輸出到AS3842的COMP腳的傳輸函數(shù)是：VCATHODE是AS431的陰極電壓，也就是誤差補償放大器的輸出電壓。CTR是光耦的電流傳輸比。R5(原文為R6，譯注)是與光耦的二極管串聯(lián)的限流電阻。RCOMP是AS3842的COMP腳當(dāng)其試圖拉電流超過它的最大輸出電流時的輸出阻抗。

當(dāng)誤差信號傳遞到補償腳以后，將其與電流檢測信號比較。圖9表示一個電流檢測比較器和開關(guān)部分的簡單框圖：在閉環(huán)系統(tǒng)中，VCOMP與ISENSE維持同樣的電平。因此，IPRIMARY被VCOMP有效的調(diào)節(jié)：

從ISECONDARY以后（見圖9），副邊電流或者說輸出電流與主邊電流成比例，把等式（4）重新排列表示出副邊電流與VCOMP之間的關(guān)系。

結(jié)合等式（3）和（6）得到PWM部分的傳輸函數(shù)：

傳輸函數(shù)G2(s)僅包含增益沒有相移。

4.4誤差放大器補償網(wǎng)絡(luò)G3(S)一旦輸出濾波器和PWM電路部分的傳輸函數(shù)確定下來，然后可以設(shè)定誤差放大器補償網(wǎng)絡(luò)以取得最優(yōu)化的系統(tǒng)性能。圖10例舉出一個在低頻時提供高的頻率滾降和高增益的補償方案。這個補償方案有一些很好的特性適合于誤差放大器的補償，它有很高的直流增益和易控的滾降。4.5整個系統(tǒng)因為這是一個線性系統(tǒng)，可以用疊加的方法得到整個系統(tǒng)的傳輸函數(shù)。通過把整個環(huán)路各部分的增益和相位疊加起來，產(chǎn)生整個系統(tǒng)的博得圖。通過放置補償網(wǎng)絡(luò)的極點和零點使系統(tǒng)的性能最優(yōu)化。圖11把各部分的博得圖結(jié)合起來，負(fù)反饋系統(tǒng)的180度相移也加入進來了。

5.測量結(jié)果構(gòu)造一個150W的電流模式正激轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過修正的小信號環(huán)路特性顯示出它在系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)時所起的作用。圖13（原文誤為圖12，譯注）給出它的增益－相位圖。與圖11所展示的一樣，獲得了相同的博得圖曲線。此增益相位圖顯示這個系統(tǒng)有86.7度的相位裕量。意味著穩(wěn)定的系統(tǒng)有快速的瞬態(tài)響應(yīng)。圖15（原文誤為圖13，譯注）給出系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。為了展示相位裕量的作用，通過增加整個系統(tǒng)的增益和提高穿越頻率，系統(tǒng)的相位裕量會減少。穿越頻率提高時系統(tǒng)的相位裕量在減少。圖12（原文誤為圖14，譯注）給出更高的穿越頻率和更少的相位裕量（65度）時的系統(tǒng)博得圖。其瞬態(tài)響應(yīng)見圖14（原文誤為圖15，譯注），注意更少的相位裕量導(dǎo)致更大的振蕩和更長的調(diào)節(jié)時間。表1比較了這兩個不同增益大小的系統(tǒng)之間線性和負(fù)載調(diào)節(jié)率的變化。正如前面所述，高的環(huán)路增益得到更緊密的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)率。還應(yīng)該注意需在高的相位裕量和較低的環(huán)路增益之間取得平衡。

6.測量方法為了保證準(zhǔn)確的結(jié)果，測試信號接入節(jié)點的阻抗必須大于它的輸出阻抗。在圖6的測試電路中，誤差放大器在副邊，PWM電路在主邊。測試信號在光耦的輸出和AS3842的VCOMP輸入之前接入。輸入阻抗是從VCOMP腳看入時的阻抗，輸出阻抗是光耦的輸出阻抗。在其他誤差放大器和PWM電路沒有隔離的應(yīng)用中，測試信號可以在輸出濾波電容之后接入，使其與誤差放大器的輸入相串聯(lián)。基于UC3844的反激式開關(guān)電源控制環(huán)路設(shè)計實例管曉磊哈爾濱九洲電氣股份,黑龍江哈爾濱150081摘要:電流型控制芯片UC3844已經(jīng)廣泛應(yīng)用在開關(guān)電源中,本文是基于UC3844設(shè)計的控制環(huán)路,闡述了反激式開關(guān)電源控制環(huán)路的一般方法。關(guān)鍵詞:控制環(huán)路設(shè)計UC3844反激開關(guān)電源引言在開關(guān)電源的設(shè)計過程中,控制環(huán)路的設(shè)計至關(guān)重要,控制環(huán)路的設(shè)計可以決定電源的成敗與否。開關(guān)電源的控制方式有電流控制方式和電壓控制方式兩種。電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù)隨控制方式的不同而有很大差異,因此在環(huán)路設(shè)計分析時,應(yīng)獨立分開。本文對基于UC3844構(gòu)建的開關(guān)電源控制環(huán)路進行設(shè)計分析.論述開關(guān)電源電流型控制環(huán)路設(shè)計的一般方法。1.UC3844概述Uc3844是一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調(diào)制芯片,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路如圖l所示,它集成了振蕩器、具有溫度補償?shù)母咴鲆嬲`差放大器、電流檢測比較器、圖騰柱輸出電路、輸入和基準(zhǔn)欠電壓鎖定電路及PWM鎖存器電路。圖12.反饋環(huán)路設(shè)計圖2為電流控制方式的雙管反激開關(guān)電源的反饋控制環(huán)路電路。其中電流型控制芯片UC3844放在開關(guān)線圈的初級,控制功率開關(guān)。在次級電路中,穩(wěn)壓器件TL431作為基準(zhǔn)和反饋誤差放大器,采樣輸出,并產(chǎn)生相應(yīng)的誤差電壓。該誤差電壓通過光耦TLP521-1轉(zhuǎn)變成誤差電流,耦合到初級中,作為控制芯片UC3844的輸入。UC3844通過此輸人,產(chǎn)生相應(yīng)的占空比信號來控制功率開關(guān)。由于在設(shè)計中運用了TL431內(nèi)部的反饋運算放大器,所以在光耦接UC3844時,略過了UC3844的內(nèi)部運放,直接把誤差輸入接UC3844內(nèi)部運放的輸出端,這種設(shè)計可以把反饋信號的傳輸時間縮短一個放大器的傳輸時間,使電源的動態(tài)響應(yīng)更快。圖2中部分參數(shù)如下,輸入電壓415~630VDC,主輸出為15V/0.6A20V/1.8A,初級匝數(shù)為96匝,次級匝數(shù)15V一路為4匝,20V一路為5匝,開關(guān)頻率為40KHZ,R4為17.8k,C6C7R7為待求的補償參數(shù);圖2(應(yīng)用在大功率開關(guān)電源中的輔助電源控制部分3.系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性通常用相位裕量φm和增益裕量Gm兩個參數(shù)來衡量][1。φm為當(dāng)閉環(huán)系統(tǒng)中增益穿越頻率(Gs=0dB所對應(yīng)的相位值與360。的差值;Gm為相位在360。時的增益值低于單位增益的量。在工程設(shè)計中,通常要求Gm<-10dB,φm≥45。][2,這是因為如果φm在小,就意味著相位向360?？拷?就是一個亞穩(wěn)態(tài)系統(tǒng),這樣在負(fù)載或母線發(fā)生較大瞬態(tài)變化時,電源就會產(chǎn)生振蕩。4.電流型常用的誤差放大補償器主要有單極點補償器具有帶寬增益限制的單極點補償器極點零點補償器和雙極點雙零點補償器,下圖3所示為本文所要采用的極點零點補償器電路圖,圖4為補償器的博德圖圖3圖4這種補償器用在具有單極點濾波響應(yīng)的拓?fù)渲?這些拓?fù)溆?電壓型控制電流斷續(xù)的反激式變換器和電流型控制正激式變換器和反激式變換器。該補償器有直流增益大,相位超前的特性。這種補償方法在直流處有一個極點,通過提高誤差放大器的開環(huán)增益來改善輸出調(diào)節(jié)性能,在輸出濾波器最低極點頻率或以下引入一個零點,以補償濾波器的極點引起的相位滯后。補償器的最后一個極點用來衰減高頻分量,以抵消輸出濾波電容ESR引起的零點作用。5.控制環(huán)路參數(shù)設(shè)計通常,主電路是根據(jù)應(yīng)用要求設(shè)計的,設(shè)計時一般不會提前考慮控制環(huán)路的設(shè)計。在這里,主要介紹控制環(huán)路的設(shè)計,其他主功率部分就不在敘述。本文直接根據(jù)控制到輸出特性來設(shè)計控制環(huán)路,控制到輸出特性定義為電源系統(tǒng)中不考慮誤差放大器的特性,誤差電壓輸入到PWM的點作為系統(tǒng)輸入點,輸出反饋電壓輸入到誤差放大器負(fù)端的點作為系統(tǒng)輸出點,如圖5所示圖5本文是采用電流型控制的反激式變換器,為了得到好的負(fù)載調(diào)整率和暫態(tài)響應(yīng),選用極點零點補償器,首先要知道控制到輸出的特性的直流增益,Adc=((Vin-Vout2/Vin△V×(Nout/NinAdc[3]=((630V-15V2/630V*1V×(4匝/96匝=25.04該增益用分貝表示為Gdc=20lg04.25=28dB,然后確定濾波器的極點,雖然+15V占檢本文是把控制理論與開關(guān)電源的控制環(huán)路相結(jié)合的工程算法，是一種通用性比較強的方法，闡述了雙管反激開關(guān)電源中基于TLP521-1和TL431配合環(huán)路的補償設(shè)計，通過選擇合適的零極點保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。本電路已隨產(chǎn)品大批量生產(chǎn)應(yīng)用到現(xiàn)實領(lǐng)域當(dāng)中，證明本方案的可行性。參考文獻[1]韓林華，吳遁陵，史小軍，朱為，堵國梁，反激開關(guān)電源中基于PC817A與TIA31配合的環(huán)路動態(tài)補償設(shè)計.電子工程師，2005，（11）.[2]張占松,蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計.北京:電子工業(yè)出版社,1998[3]MartyBrown著徐德鴻等譯開關(guān)電源設(shè)計指南.北京：機械工業(yè)出版社TheControl-loopDesignExampleofFlybackSMPSBaseonUc3844GuanXiaoLei（HARBINJIUZHOUELECTRICCO.,LTD，HaErBin150081China）【Abstract】Currentcontrolpulse-durationmodulationchipUc3844hasbeenwidelyappliedinthedesignofflybackSwitch-ModePowerSupply,ThisarticleisbasedonthedesignofthecontrolloopUC3844,OnflybackswitchingpowersupplycontrolloopofthegeneralapproachKeyWord:Controlloopdesign;Uc3844;FlybackSwitchingmodepowersupply;作者簡介：管曉磊（1984-）男助理工程師研究方向為大功率高頻開關(guān)電源用E5061B測試開關(guān)電源的環(huán)路增益本文就開關(guān)電源的基本原理,環(huán)路增益(業(yè)界也叫波特圖測試對儀表的要求,以及具體的測試示例做了簡要的介紹。首先讓我們來看看開關(guān)電源的簡單的工作原理。上圖是一個開關(guān)電源工作的基本框圖。交流輸入電壓在經(jīng)過噪聲濾波器,整流器/平滑電路和一個低通濾波器后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鬏敵觥Ｈ绾巫屳敵鲭妷罕３趾愣?需要引入一個反饋環(huán)路。其中的一個關(guān)鍵部件是誤差放大器,輸出電壓經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)后輸入到運算放大器的反相端,與正相端的參考電壓相比較。如果輸出電壓過高,這個運算放大器的反相輸入端電壓將高于同相輸入端電壓,從而使運算放大器的輸出為負(fù),降低電源輸出電壓。如果輸出電壓過低則有相反情況發(fā)生。運算放大器兩個輸入端之間的差值被誤差放大器放大后,用來改變脈沖寬度調(diào)制器的脈沖寬度。開關(guān)轉(zhuǎn)換器根據(jù)脈沖寬度調(diào)制器產(chǎn)生的脈沖寬度來改變開關(guān)電源的輸出電壓。上圖圖說明具體的開關(guān)行為。脈沖寬度調(diào)制器產(chǎn)生脈沖,其占空比隨誤差放大器的輸出改變。圖的右邊表示脈沖寬度調(diào)制器的輸出