隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展與創(chuàng)新，開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地提高技術(shù)。一種是直流開關(guān)電源；另一種是交流開關(guān)電源。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。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。


開關(guān)電源組成

開關(guān)電源大致由主電路、 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)存在的雜波及阻礙本機產(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)電路中正在運行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。

4、輔助電源

實現(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。


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開關(guān)電源經(jīng)典問答

1、開關(guān)電源變壓器如果用銅帶取代漆包線，其允許通過的電流怎么算？比如說厚度為0.1mm的銅帶，允許通過的電流怎么算？

專家：如果開關(guān)電源變壓器用銅帶取代漆包線，銅帶(漆包線)的渦流損耗可以大大將小，工作頻率可以相應(yīng)提高，但直流損耗幾乎不變，銅帶允許通過的電流密度一般還是不要超過4.5A/平方毫米。電流密度等于電流除與以導(dǎo)體的截面積，導(dǎo)體的截面積等于厚(0.1mm)乘以寬(銅帶的寬度)。

2、電源開關(guān)交流回路和整流器的交流回路是最容易產(chǎn)生電磁干擾的嗎？

專家：開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾最嚴(yán)重的地方是開關(guān)變壓器的初、次級線圈組成的電路，但它的干擾會通過感應(yīng)對其它電路產(chǎn)生輻射和傳導(dǎo)干擾，傳導(dǎo)干擾和輻射干擾最嚴(yán)重的地方是電源線，因為電源線很容易成為輻射源的半波振子天線，另外它又與外線路進(jìn)行連接，很容易把干擾信號傳輸給其它設(shè)備。所以在開關(guān)電源的輸入端一定要對電源線進(jìn)行有效隔離。

3、降低變壓器的溫升有什么具體方法？

專家：降低變壓溫升的方法一個是降低變壓器磁芯的最大磁通增量(Bm)的取值，因為變壓器磁芯的損耗(磁滯損耗和渦流損耗)與磁通密度的平方成正比；另一個是降低開關(guān)電源的工作頻率，因為變壓器磁芯的損耗(磁滯損耗和渦流損耗)與工作頻率成正比；再一個是降低線圈的損耗，線圈的損耗(主要是渦流損耗)，線圈的渦流損耗與集膚效應(yīng)損耗也與工作頻率成正比，降低線圈的直流損耗必須降低導(dǎo)線的電流密度，一般漆包線的電流密度不能超過4.5A/平方毫米。

4、反激式開關(guān)電源的占空比是如何變化的？

專家：反激式開關(guān)電源的占空比主要由輸入電壓和開關(guān)電源管的耐壓來決定，當(dāng)輸入電壓變化時占空比也要跟著變化。例如當(dāng)輸入電壓為AC260V時，如果電源開關(guān)管的耐壓為650V，則占空比大為0.306；當(dāng)輸入電壓為AC170V時，占空比大約為0.5；當(dāng)輸入電壓低于AC170V時，占空比大于0.5。但不管輸入電壓這樣變化，開關(guān)電源都會通過改變占空比來大到穩(wěn)定(或改變)輸出電壓的數(shù)值。

5、正激和反激的區(qū)別主要在哪？

專家：正激式開關(guān)電源是電源開關(guān)管導(dǎo)通的時候，電源向負(fù)責(zé)提供功率輸出，而關(guān)斷的時候沒有功率輸出。反激式開關(guān)電源正好相反，電源開關(guān)管導(dǎo)通時只向變壓器存儲能量，沒有給負(fù)載提供功率輸出，僅在電源開關(guān)管關(guān)斷時才向負(fù)載提供輸出。正激式開關(guān)電源輸出電壓是取整流輸出電壓的平均值，反激式開關(guān)電源輸出電壓是取整流輸出電壓的半波平均值，兩種電壓輸出的相位正好相反。

6、反饋環(huán)路設(shè)計以及補償如何入手？

專家：反饋環(huán)路的增益，既不是越大越好，也不是越小越好。當(dāng)反饋環(huán)路的增益過高時，輸出電壓會圍繞著平均值上下波動，增益越高，波動的幅度就越大，嚴(yán)重時會出現(xiàn)振蕩；當(dāng)反饋環(huán)路的增益過低時，輸出電壓又會不穩(wěn)定。為了使輸出電壓穩(wěn)定，但又不發(fā)生振蕩，一般都把反饋環(huán)路分成三個回路來組成，一個回路用來決定微分增益的大小，另一個回路用來決定積分增益的大小，還有一個是決定直流增益的大小。仔細(xì)調(diào)節(jié)這三個反饋環(huán)路的增益，就可以實現(xiàn)開關(guān)電源既穩(wěn)定，又不出現(xiàn)振蕩。

7、反激式電源開關(guān)頻率如何優(yōu)化選擇？VOR反激電壓如何優(yōu)化設(shè)置，在什么情況下最合適？匝比如何最優(yōu)化計算？

專家：反激式開關(guān)電源工作頻率的選擇主要與開關(guān)電源的工作效率和體積大小有關(guān)，而開關(guān)電源的工作效率又主要與開關(guān)電源管、開關(guān)變壓器的損耗(磁滯損耗和渦流損耗)有關(guān)，這兩者的損耗均與頻率成正比。開關(guān)電源管的損耗主要由開通損耗(導(dǎo)通時間損耗)和關(guān)斷損耗(關(guān)斷時間損耗)組成，開關(guān)電源管的導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間越長，這兩個損耗就越大。一般大功率開關(guān)電源管的導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間都比小功率開關(guān)電源管的導(dǎo)通時間和關(guān)斷時間長很多，所以大功率開關(guān)電源的工作頻率一般都取得比較低。在考慮開關(guān)電源的工作效率時，如果從開關(guān)電源的體積和成本等方面考慮，最好選工作效率為80%左右較為合適，此時，開關(guān)電源管的損耗大約占總損耗的50%，開關(guān)變壓器的損耗大約占總損耗的30%，其余電路的損耗大約占總損耗的20%。開關(guān)變壓器的匝數(shù)比與輸入輸出電壓的比值有關(guān)，與開關(guān)電源的占空比有關(guān)。

8、初期峰值電流IP和反激電壓VOR以及最優(yōu)化的反激電源占空比如何設(shè)定？

專家：反激式開關(guān)電源的初、次級線圈產(chǎn)生的反激電壓的大小均與開關(guān)電源的占空比有關(guān)，以及與輸入電壓有關(guān)，在選擇開關(guān)電源的占空比時，必須考慮，初、級線圈產(chǎn)生的反激電壓峰值與工作電壓(輸入電壓)之和不能超過電源開關(guān)管耐壓Bvmax的0.7倍，根據(jù)此條件(Bvmax)就可以計算反激式開關(guān)電源在最高輸入電壓時的最大占空比Dmax。例如，Bvmax為650V的電源開關(guān)管，在輸入電壓為AC260V時，其占空比只能選為0.306左右。

9、反饋環(huán)路設(shè)計以及補償如何入手？

專家：反饋環(huán)路的增益，既不是越大越好，也不是越小越好。當(dāng)反饋環(huán)路的增益過高時，輸出電壓會圍繞著平均值上下波動，增益越高，波動的幅度就越大，嚴(yán)重時會出現(xiàn)振蕩；當(dāng)反饋環(huán)路的增益過低時，輸出電壓又會不穩(wěn)定。為了使輸出電壓穩(wěn)定，但又不發(fā)生振蕩，一般都把反饋環(huán)路分成三個回路來組成，一個回路用來決定微分增益的大小，另一個回路用來決定積分增益的大小，還有一個是決定直流增益的大小。仔細(xì)調(diào)節(jié)這三個反饋環(huán)路的增益，就可以實現(xiàn)開關(guān)電源既穩(wěn)定，又不出現(xiàn)振蕩。