【正文】 部信號通/斷電源的輸出所采用的裝置，例如，采用TTL等半導(dǎo)體器件或繼電器與開關(guān)等開環(huán)通/斷控制。還必要規(guī)定采用繼電器與開關(guān)時(shí)的機(jī)械振蕩持續(xù)時(shí)間。（f）順序不僅要規(guī)定輸出電壓的上升與下降時(shí)間，還要規(guī)定電源準(zhǔn)備就緒的各種信號。（g）遠(yuǎn)程檢測用輸出端到電壓檢測點(diǎn)的輸出引線對電壓降進(jìn)行補(bǔ)償對于大電流與高精度輸出的電源這種功能不太適用。該功能的補(bǔ)償電壓降一般為額定電壓的5%，在輸出電壓的可調(diào)范圍內(nèi)。時(shí)要根據(jù)負(fù)載條件而定，以免引起振蕩等故障。（h）接口規(guī)定輸入、輸出以及信號等用端子，除端子開關(guān)、配列形式與接插件的名稱以外，還要標(biāo)記端子的編號。這時(shí)輸入部與輸出部及信號端子要很好分離開。有接任件時(shí)要標(biāo)記對方的編號，以免弄錯(cuò)。（i）絕緣用500V搖表測得輸入端與框體間以及輸入輸出端子間絕緣電阻一般要為50MΩ以上，用100V搖表測得輸出與框體間絕緣電阻一般要為10MΩ以上。絕緣耐壓根據(jù)輸入電壓的不同而異，但除各種安全規(guī)格規(guī)定以外，輸入在子間以及輸入與框體間每分鐘為交流1000V、1250V或1500V，輸出與框體間一般沒有其他特殊的規(guī)定。輸出端子間必要時(shí)要規(guī)定特殊的絕緣。 機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)定的項(xiàng)目有：機(jī)箱的開關(guān)，外形尺寸與公差，裝配位置，裝配孔及螺釘?shù)拈L度等，框體的材料及表面處理，冷卻條件，如強(qiáng)制風(fēng)冷還是自冷、通風(fēng)方向與風(fēng)量及開口尺寸，機(jī)外溫升，接口位置及顯示，操作部件的位置及文字顯示的位置、重量等。 環(huán)境條件規(guī)定的使用溫度范圍隨使用場所不同而異，一般為－5℃~50℃，保存溫度一般為－25℃~75℃。在溫度急劇變化的場所使用時(shí)，有必要規(guī)定溫度斜率，一般為15℃/小時(shí)以內(nèi)。規(guī)定的使用溫度范圍一般為20%~85%，保存溫度范圍一般為18%~90%，結(jié)露時(shí)必須有相應(yīng)指示。一般規(guī)定常溫與常濕的環(huán)境為15℃~35℃及25%~85%。對于耐振動的規(guī)定，多是在振動頻率為10~55Hz時(shí)，~，~4G。耐沖擊的規(guī)定隨電源產(chǎn)品不同而異，為10~100G數(shù)量級。第二章 200W輸出可調(diào)型開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì) 工作原理圖2－1是說明開關(guān)電源的框圖和波形圖。圖2－1（a）由開關(guān)元件、控制電路和濾波電路三部分組成。開關(guān)串聯(lián)在電源的輸入和負(fù)載之間，構(gòu)成串聯(lián)型的電源電路。實(shí)際的開關(guān)元件常常是功率開關(guān)晶體管或MOS場效應(yīng)管。它在控制電路的控制之下，或者飽和導(dǎo)通，或者截止。開關(guān)接通時(shí)，UD＝Uin，輸入電壓Uin 通過濾波器加在負(fù)載電阻上。開關(guān)截止時(shí)，UD 等于零。開關(guān)交替通斷，則在濾波器的輸入端產(chǎn)生矩形脈沖波。此矩形脈沖再經(jīng)濾波電路濾波，即可在負(fù)載兩端產(chǎn)生平滑的直流電壓UO 。很明顯，直流電壓UO 的大小與一個(gè)周期中開關(guān)管接通的時(shí)間ton成正比。ton越長，UO越大。因?yàn)殚_關(guān)管截止時(shí)，從扼流圈流過的電流不能立刻降到零，故增設(shè)了一只續(xù)流二極管，為此電流提供一條返回通路。圖21 開關(guān)電源 （a）框圖 (b)波形圖 電路分析 整流電路整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟妷鹤儞Q成單向脈動電壓。一. 橋式整流簡介圖2－2是單相橋式整流電路，它由整流變壓器、整流元件二極管D及負(fù)載電阻RL組成。由于4只整流二極管D1－D4接成橋形，故有橋式整流電路之稱。圖2－2 單相橋是式整流電路設(shè)整流變壓器副邊電壓為：當(dāng)u2在正半周時(shí)，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，二極管D1，D3受正向電壓而導(dǎo)通，D2，D4受反向電壓而截止。電流i1的通路是a→D1→RL→D3→b→a，如圖2－1中實(shí)線箭頭所示，這時(shí)負(fù)載電阻RL上得到一個(gè)半波電壓u01。當(dāng)u2在負(fù)半周時(shí)， b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，二極管D2，D4導(dǎo)通，D1，D3截止。電流i2的通路是b→D2→RL→D4 →a→b，同樣，在負(fù)載RL上得到一個(gè)半波電壓u02。 可見，變壓器副邊交流電壓的極性雖然在不停地變化，但流經(jīng)負(fù)載電阻RL的電流方向卻始終不變，RL上得到一人全波電壓u0。二. 整流電壓、整流電流平均值的計(jì)算整流電路負(fù)載上得到的是方向不變而大小隨時(shí)間變化的單向脈動電壓，通常用一個(gè)周期的平均值來衡量它的大小。如圖2－3所示，使矩形面積等于半個(gè)正弦波與樞軸所烏黑的面積，則矩形的高度就是這個(gè)半波的平均值U0，又稱為恒定量或直流分量。圖23 半波電壓Uo的平均值平均值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為單向橋式整流電壓的平均值為　　　　　　　　　　　　　　　　?。?－1）負(fù)載上的直流電流平均值為　　　　　　　　　　　　　　　　 （2—2）三. 整流二極管的選擇二極管主要根據(jù)流過管子的正向平均電流和所承受的最高反向電壓來選擇。在橋式整流電路中，二極管D1，D3，和D2，D4是輪流導(dǎo)通的，所以流經(jīng)每個(gè)二極管的平均電流為負(fù)載電流的一半?！　　　　　　　　　　　　　　。?－3）二極管在截止時(shí)管子兩端承受的最大反向電壓如圖11－3（e）所示，其大小均為電源電壓u2的最大值。如當(dāng)D1和D3導(dǎo)通時(shí)，截止管D2和D4的陰極電位為a點(diǎn)電位，陽極電位為b點(diǎn)電位，所以D2，D4所承受的最高反向電壓UDRM為√2 U2，即　　　　　　　　　　　　　　　　 （2－4）選擇二極管時(shí)，其最大整流電流要大于ID，其最高反向工作電壓應(yīng)大于UDRM。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓脈動較小，管子承受的反向電壓較低，變壓器的利用諧調(diào)。因此，這種電路被廣泛用于小功率整流電源。電路的缺點(diǎn)是二極管用得較多。 濾波電路整流電路輸出的電壓是一個(gè)脈動電壓，含有較強(qiáng)的交流分量。這樣的直流電源公在某些要求不高的設(shè)備中（如電解，蓄電池充電）可以使用。而大多數(shù)要求直流電壓比較平衡的設(shè)備就不能使用。因此要加接濾波裝置，使輸出電壓的脈動程度降低。常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、電感－電容濾波等。本節(jié)著重分析電容濾波電路。一. 電容濾波電路電容濾波電路是在整流電路的輸出端與負(fù)載并聯(lián)一個(gè)電容器構(gòu)成的，圖2－2是具有電容濾波的單單相橋式整流電路。電容濾波電路是依據(jù)電容兩端電壓不能突變的特性而工作的。 圖2－4 單相橋式整流電容濾波電路對上圖分析，可知帶電容器濾波的整流電路具有如下特點(diǎn)：，電壓平均值提高。輸出電壓的脈動程度與電容器的放電時(shí)間常數(shù)RL C有關(guān)。RL C 越大，脈動就越小，負(fù)載電壓平均值就越大。為了得到比較平衡的輸出電壓，一般要求RLC≥（3~5）T/2　　　　　　　　　　　　　　　　 （2－5）式中T是電源交流電壓的周期。通常取U0 ＝（~）U2　　　　　　　　　　　　　　　　?。?－6），導(dǎo)通角小于180186。，流過二極管的電流幅值增加而形成較大的沖擊電流。由于在一個(gè)周期內(nèi)電容器的充電電荷等于放電電荷，即通過電容器的電流平均值為零，可見在二極管導(dǎo)通期間其電流iD的平均值近似等于負(fù)載電流的平均值IL，因此iD的峰值必然較大，產(chǎn)生電流沖擊，容易使管子損壞。因此，在選用二極管時(shí)，一般取額定正向平均電流為實(shí)際流過的平均電流的2倍左右。單相橋式整流電路帶電容濾波后，二極管承受的最高反向電壓UDRM仍為√2 U2。圖25 外特性曲線負(fù)載直流電壓U0與負(fù)載電流IL的變化關(guān)系曲線稱為外特性曲線。圖2－5是圖2－4電路的外特性曲線。在空載（RL＝∞）和忽略二極管正向壓降的情況下，U0 ＝√2U2 ＝，隨著負(fù)載的增加（IL增大，RL減?。┮环矫娣烹娀貞?，另一方面整流電路內(nèi)阻壓降增加，它們均使U0下降。與無電容濾波時(shí)相比，外特性曲線變化較大，即外特性較差。當(dāng)IL增大時(shí)U0下降較大，也即電路帶負(fù)載能力較差。因此，電容濾波器一般用于要求輸出電壓較高，負(fù)載電流較?。〝?shù)十毫安）并且變化也較小的場合。 變換電路 隔離型變換電路與非隔離型電源的基本電路相比，變壓器耦合具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）輸出在電氣上與輸入隔離。（2）通過選擇匝比，可產(chǎn)生與輸入電壓差別很大的輸出電壓；而基本的降壓型、升壓型和倒置型電路的輸出電壓在1/10或10倍輸入電壓之內(nèi)。以變壓器耦合后，隔離型電路已不再受基本電路的極性和升降壓型的限制。（3）次級可繞制一個(gè)或一個(gè)以上的線圈，以此獲得一個(gè)或多個(gè)輸出。然而，變壓器的引入顯著增加了開關(guān)電源的尺寸和重量，電路的損耗也增加了。而且，變壓器泄漏電感還可能在電路內(nèi)導(dǎo)致高的電壓尖峰脈沖。根據(jù)能量傳遞方式上的差異，隔離型開關(guān)電源可分為正激、推挽、半橋、全橋和反激等五種基本電路。下面分別討論這些電路，然后，列表比較它們的主要性能。圖2－6示出單端正激變換器主回路圖。它是在Buck電路的開關(guān)S與續(xù)流二極管D之間加入單端變壓隔離器而得到的。圖2－6 正激變換器主回路電路圖由于正激式變換器的隔離元件T1純粹是個(gè)變壓器，因此在輸出端要附加一個(gè)電感器L作為能量的儲藏及傳送元件。電路中必有一個(gè)續(xù)流二極管，同時(shí)也要注意到變壓器原邊和副邊線圈具有相同的同銘端。由于是正激工作方式，副邊有電感器，折算至原邊電感量較大。一般電感量越大越好，使得IP較小。變壓器T1的另一個(gè)繞組P2與二極管D1串聯(lián)后接至VS。這個(gè)繞組主要起去磁復(fù)位的作用。 單端正激變換器的設(shè)計(jì)的工作原理對于正激變換器，在原邊繞組接向電源VS的同一時(shí)間內(nèi)，副邊繞組把能量傳遞到輸出端。當(dāng)Tr關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管D3和儲能元件L構(gòu)成放能的回路，繼續(xù)對負(fù)載電阻R0供能。當(dāng)晶體管Tr導(dǎo)通時(shí)，設(shè)副邊電壓為VS‘，則電感L內(nèi)的電流將直線增加，如下式所示：　　　　　　　　　　　　　　　?。?－7）當(dāng)晶體管Tr關(guān)斷時(shí)，由于反激作用，電感上電壓反向，D3導(dǎo)通，構(gòu)成續(xù)流回路，而電感上的電壓等于輸出電壓V0（忽略二極管壓降），L上電流iL的衰減由下式定義：　　　　　　　　　　　　　　　　?。?－8）　　　　由上式可知，電感L的大小，只是影響，或者說，影響電流的峰－峰值。也可看出電感電流平均值就與輸出電流I0相等。正激