开关电源讲座

开关电源基础(jīchǔ)讲座——长旭科技(kējì)电源知识内部培训资料精品资料什么是电源？电源是提供电压的装置。把其他形式的能转换成电能(diànnéng)的装置叫做电源。电源的分类？电源按照转换的主要方式，可以分为线性电源、开关电源等等。什么是开关电源？开关电源是一个能量转换器，作为电源的功率器件工作在开关状态（开关管、电感、高频变压器、电容、整流二极管）－开或关状态，其特点是频率高、功耗低、工作效率高、体积小、输入范围宽(SwitchingRegulator--Aswitchingcircuitthatoperatesinaclosedloopsystemtoregulatethepowersupplyoutput)通过闭环系统调节，使输出电压保持稳定。

开关电源的概念(gàiniàn)精品资料开关电源的概念(gàiniàn)开关电源（swiching－modepowersupply）开关电源因为体积小、效率高已经充斥了我们的日常生活，从移动电话的充电器，到我们的彩电、音像供电电源；从路边的霓虹灯，到车站的电子显示牌，这些都用到了开关电源；从我们的台式计算机，到便携笔记本电脑等等，这些都离不开开关电源。当然开关电源的输入并不限于是交流（AC/DC电源），还可以是直流（DC/DC电源和DC/AC电源）。开关电源交流输入电压(diànyā)范围比较宽，可以从几十伏到上千伏。就目前而言，开关电源的控制方式有两种：脉宽调制和频率调制（PulseFrequencyModulation－PFM）。脉宽调制（PulseWidthModulation－PWM）方式比较常见。精品资料按转换方式(fāngshì)分类：AC-DC整流交流转直流DC-DC斩波直流转直流DC-AC逆变直流转交流AC-AC交流转交流开关电源的分类(fēnlèi)按变换拓扑来分：BUCK拓扑（降压）BOOST拓扑（升压）单端反激拓扑单端正激拓扑推挽拓扑半桥拓扑全桥拓扑精品资料开关电源的电路(diànlù)组成精品资料开关电源里的一些(yīxiē)名词解释有功功率（Acitivepower):电能转换成其他能量所消耗的功率，单位为瓦（W），用P表示。2.无功功率(Unactivepower):没有消耗功率，只是能量在电感和电容之间转换的功率部分，单位为VAR，用Q表示。3.视在功率(shìzàiɡōnɡlǜ)(Aparentpower):指的是交流输入功耗，也叫表观功率，其单位是VA，用S表示。S2=P2+Q24.功率因素(Powerfactor):有功功率与视在功率(shìzàiɡōnɡlǜ)的比值，它表示交流电转化成其他能量的能力。用PF表示。功率因数＝P/S。5.输入功率(Inputpower)：输入电压×输入电流。此产生的是有功功率。用PIN表示。精品资料开关电源里的一些(yīxiē)名词解释6.输出功率(Nominaloutputpower)：输出电压×输出电流(diànliú)。此产生的是有功功率。用Pout表示。7.效率（Efficiency）：由于电源在工作中，有部分电能转换成热量损耗掉了。转换效率就是输出功率除以输入功率的百分比（η=Pout/Pin)。用η表示。8.PFC（PowerFactorCorrection）：即“功率因数校正”，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式PFC）。9.功率因数与转换效率的区别：尽管功率因数和转换效率都是指电源的利用率，但区别却很大。简单的说，功率因数产生的损耗是电力部门负担，而转换效率的损耗是用户自己负担。可以看得出来，功率因数是对国家电网的保护。10.总谐波失真（TotalHarmonicDistortion）：总谐波失真是指用信号源输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。用百分比来表示。用THD表示。精品资料开关电源里的一些(yīxiē)名词解释11.浪涌电流：浪涌电流指电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。电源应该限制AC开关、整流桥、保险丝、EMI滤波器件能承受的浪涌水平(shuǐpíng)。反复开关环路，AC输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。12.空载：输出端不接任何负载称为负载。精品资料开关电源的主要(zhǔyào)指标无故障运行时间这是开关电源最重要的指标，衡量了开关电源的工作可靠性。一般说的是开关电源平均无故障运行间隔时间越长约好。工作效率输出功率与输入功率的比值就是开关电源的工作效率，衡量开关电源在变换(biànhuàn)过程中所产生的损耗，对于目前我们的代理的芯片工作效率在80%以上。电压调整率指在负载保持不变的情况下，输出电压变化与单位输出电源和输入电压变化量的百分比。Sv＝（△V0÷V0△Vi）％。该参数表示了电源的稳压特性。精品资料开关电源的主要(zhǔyào)指标输出纹波（峰—峰值）这个指标衡量了开关电源的电磁兼容性，纹波越小越好。一般小于输出电压的百分之三毫伏，例如对于53.5V电压来说，输出纹波就位150毫伏。负载调整率指的是输出负载变化时，引起(yǐnqǐ)的输出电压的变化。SL＝（△V0÷V0）％。EMC（ElectroMagneticCompatibility）电磁兼容性,是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。精品资料基本参数指标(zhǐbiāo)精品资料关于(guānyú)EMCEMC包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰。EMI，电磁干扰度，描述电子、电气产品(chǎnpǐn)的正常工作。EMI又包括传导干扰CE（conductionemission）和辐射干扰RE(radiationemission)以及谐波harmonic。EMS，电磁抗干扰度，描述一电子或电气产品(chǎnpǐn)是否会受其周围环境或同一电气环境内其它电子或电气产品(chǎnpǐn)的干扰而影响其自身的正常工作。EMS又包括静电抗干扰ESD，射频抗扰度RS，电快速瞬变脉冲群抗扰度EFT，浪涌抗扰度Surge，电压暂降抗扰度VoltageDIPandInterrupt，等等相关项目。精品资料电磁兼容标准(biāozhǔn)的内容电磁兼容标准(biāozhǔn)

干扰发射

敏感度

传导

辐射

传导

辐射信号/控制线天线端口

电场

磁场

电源线/信号线

射频

瞬态天线端口

电场

磁场

静电放电精品资料传导(chuándǎo)实验室电源滤波器通风板电缆接线板通风板精品资料传导(chuándǎo)测试报告精品资料辐射(fúshè)实验室高度扫描天线杆天线金属地板转台上的受试件精品资料辐射(fúshè)测试报告精品资料开关电源的保护(bǎohù)功能C·C(Constantcurrent):恒流模式，适用于LED驱动C·V(ConstantVoltage）:恒压模式①过电压保护(OVP)开关电源的输出电压一般不会超出正常(zhèngcháng)范围，但是一旦超出正常(zhèngcháng)范围，那么可能会对设备造成损坏。所以开关电源整流器设有输出过压保护，一旦输出电压超过设定值，那么开关电源会将输出闭锁。通过降低输出电流来实现。精品资料开关电源的保护(bǎohù)功能②输入过欠压保护输入过欠压保护指的是在交流电压过高或过低时关闭电源输出，此关闭是可以自动恢复的，一旦条件满足，开关电源会自动开始工作的。过压保护是避免在输入电压高的时候，因功率开关管工作，而引起其损坏；欠压保护是避免在输入电压低的时候，因输入电流过大，而造成输入器件（整流桥、开关管、变压器）通过(tōngguò)电流超过额定值而损坏，另外也是保证整流器工作在最佳状态。精品资料开关电源的保护(bǎohù)功能③限流保护(OCP)开关电源的限流是通过降低输出电压来实现的，这种保护电路一般设在开关电源的付边。其限流的作用，就是保证(bǎozhèng)开关电源输出功率不超过额定值而损坏，提高可靠性。④短路保护短路保护检测原边的电流，一般采用控制芯片自带的电流检测电路来进行，短路保护响应速度快，通过封锁开关管驱动脉冲来达到限流的目的。短路保护是开关电源必须具备的最基本。精品资料例题(lìtí)假如有一开关电源问CV模式(móshì)，恒 压输出50V，限流1A，请问，负载带载10欧时，输出电流为多少A？输出电压为多少？带载为100欧时，输出电流为多少A？输出电压为多少V？不带负载的时候输出电压又为多少？解：∵该模式(móshì)为CV限流模式(móshì)∴IOUT=U/R=50/10=5A∵5A>1A∴输出电流限制在1A，输出电压=1×10=10V

精品资料开关电源的保护(bǎohù)功能⑤过热保护（Overheatingprotection)开关电源工作时会产生一定的热量，如果这些热量不释放出去或没有达到(dádào)发热和散热平衡，那么开关电源的内部的温度会上升。此时如果没有保护，那么会造成功率器件过热而损坏。过热保护是指当温度达到(dádào)一定程度时电源降半载工作，甚至不工作，直至温度正常。这种保护是可以自恢复的。当然过热保护并不能完全保护所有元器件，所以我们要尽量保证环境温度在合适范围。精品资料认证(rènzhèng)标准的那些事CE认证制造商打开并进入欧洲市场的护照(hùzhào)（ConformiteEuropeenne)UL认证美国UL认证机构（UnderwritersLaboratoriesInc.）CSA认证加拿大标准协会（CanadianStandardsAssociation）3C认证中国强制性产品认证制（ChinaCompulsoryCertification）ISO9000认证ROHS指令无铅指令精品资料EMC常用(chánɡyònɡ)标准通用标准将环境分为2类——A类，B类A类：（工业标准）有工业、科学和医疗设备（指GB4824中的ISM设备）；有大的电感或电容负载频繁接通或断开(duànkāi)；大电流并伴有强磁场B类：（居民区、商业区及轻工环境）如居民楼群、商业零售网点、商业大楼、公共娱乐场所、户外场所。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常用基础EMC标准A/B类精品资料安规标准(biāozhǔn)漏电流(diànliú)抗电强度安规标准爬电距离温度精品资料安规标准(biāozhǔn)爬电距离指沿绝缘表面测得的两个导电零件与设备界面之间的最短距离，强调爬电距离是为了防止器件之间或器件与地之间打火威胁人身安全。抗电强度指在交流输入线之间或交流输入与机壳之间将零电压增加到1500VAC或2200VDC不击穿或打电弧。漏电流通过隔离变压器在电源的火线和零线与易触及的金属(jīnshǔ)之间串接电流表，开关电源的漏电流在260VAC输入不超过3.5mA。温度安规对电子器件的要求很严，并要求材料有阻燃性，开关电源的内部温升不应超过65℃。精品资料电源(diànyuán)测试中比较重要的有哪些项目负载调整率，浪涌，输入电压，纹波噪音，输出(shūchū)短路，最大功率，转换效率，功率因数，响应时间，恒流/恒压特性，谐波失真，传导辐射，漏电流，高低温测试。精品资料思考