【正文】 較明顯，而且工作頻率可以提升到一定的地步，實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)，還可以讓電源的質(zhì)量和大小有很顯著的改變。以工作方式上分，又可以分為三種，這三種就是正激式、反激式、推挽式，半橋式和全橋式是把推挽式加以改進(jìn)的，把它們進(jìn)行辨別的地方有很多，最大不同就是變換器， 變壓器一次側(cè)與二次側(cè)同名端是在一側(cè)的方法就是正激式，可是反激式的則與正激式的恰恰不一樣，在功能上兩個(gè)也有不同，正激式變壓器只是起到一個(gè)能量的平行交接，反激式變壓器就還要來進(jìn)行暫時(shí)的保存在某時(shí)間刻的電能即可作為一個(gè)電感，由于變壓器電感的極性的不同，反激式變壓器一次側(cè)與二次側(cè)是不能在同一時(shí)刻導(dǎo)通的，但正激式和反激式變壓器大部分都是一個(gè)輸入端與反饋繞組一起構(gòu)成一次側(cè)，而輸出端就只有一組，推挽式的變壓器大體上就是兩個(gè)反相位工作的正激式變壓器的一起共存，其有兩個(gè)輸入端兩個(gè)輸出端。對(duì)于大部分正激式開關(guān)電源，它的輸出功率要大一些，成本也其它的電源多，而反激式比較簡(jiǎn)便，可是功率也要低一點(diǎn)，所以成本會(huì)少一點(diǎn)，推挽式的電路對(duì)比其它的電源要復(fù)雜，可是輸出功率范圍比較廣。 技術(shù)指標(biāo) 機(jī)械指標(biāo)在我們國家對(duì)開關(guān)電源的機(jī)械指標(biāo)沒有太多的要求，但在國外都有一定的要求。對(duì)于外貌，大體上要求是美觀、沒有油漬、不能過大、簡(jiǎn)便輕質(zhì)、沒有松散。另外要求具有一定的抗震和抵抗沖擊的能力，即要求成品在要求的機(jī)械打擊試驗(yàn)甚至是大規(guī)模的損壞的試驗(yàn)?zāi)軡M足一定的指標(biāo)，不單單是電源的外體沒有裂痕損傷，而且電源在滿負(fù)荷通電下還能往常一樣的運(yùn)行。 環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)最大的要求是電源在惡劣的環(huán)境下還能正常工作，基本上的規(guī)范為：在室內(nèi)，室溫增加至45℃時(shí)輸出電壓漂移小于3%，室外小于5%；在濕度為92%、溫度為28℃的環(huán)境下保存48小時(shí)，絕緣強(qiáng)度不變，以上都只是個(gè)比較常見的規(guī)定，具體的指標(biāo)要根據(jù)實(shí)際要求來定。 電氣標(biāo)準(zhǔn)電氣指標(biāo)的內(nèi)容有很多，基本幾個(gè)指標(biāo)如下：①輸入指標(biāo)：包括輸入電壓的相數(shù)、最大的電壓、電壓的工作范圍、電壓頻率及輸入電流。每個(gè)國家有不一樣的交流電壓及頻率，日本100V/60HZ、韓國220V/60HZ、美國120V/60HZ、澳大利亞240V/50HZ。②輸出指標(biāo)：包括產(chǎn)品可以承受的輸入電壓的范圍，在多大的輸入電壓范圍內(nèi)還能讓輸出的穩(wěn)定性能沒有太大的波動(dòng)，還有就是在負(fù)載不一樣的時(shí)候輸出的穩(wěn)定程度、環(huán)境變化不一樣的影響下輸出的保持程度、在開機(jī)一段時(shí)間之后保持輸出的穩(wěn)定、空載損耗、輸出的紋波（一般而言這個(gè)交流紋波都要求mv數(shù)量級(jí)，其標(biāo)準(zhǔn)一般都是要求輸出紋波是輸出值的1%5%）。③耐壓指標(biāo)：這個(gè)指標(biāo)是安規(guī)的內(nèi)容，其要求產(chǎn)品有一定的耐壓程度。④絕緣要求：要求輸入交流線與輸出線，輸出線、輸入線與機(jī)殼之間的絕緣電阻要達(dá)到幾MΩ（如10MΩ等等）。⑤效率：不同的電機(jī)需要不一樣的效率，大體來說開關(guān)電源的效率都要求滿足80%以上。⑥功率因數(shù)：日本60W以上輸出功率，其它國家75W以上輸出功率要求做功率因數(shù)校正。⑦漏電流：平常裝載在可移動(dòng)設(shè)備上的交流漏電流應(yīng)小于1mA。,在醫(yī)療類產(chǎn)機(jī)種要求非常的嚴(yán)厲。⑧EMI/RFI：電磁射頻指標(biāo)，要求其不能夠干擾到別的電子設(shè)備的正常工作也要具備一定的抗干擾能力。⑨平均故障時(shí)間：平均無故障使用時(shí)間，其大小基本上都是要能達(dá)到萬小時(shí)數(shù)量級(jí)。⑩保護(hù)：一般的內(nèi)容式過流保護(hù)、超載保護(hù)、短路保護(hù)、高壓保護(hù)、過溫保護(hù)。 目前的研究現(xiàn)狀 目前存在的問題開關(guān)電源技術(shù)開始研究晚可是發(fā)展速度很快,材料的不間斷的更新、用途的不斷開拓,是它快速發(fā)展的最主要原因,但是在體積、重量、效率、電磁兼容性以及安全性能都不能說是沒有缺點(diǎn),至今為止,存在的主要問題有:①,一定程度影響到穩(wěn)定性和可靠性,同時(shí)對(duì)于電源體積和效率來說也是困擾。②,比較沉重,在電路中不單耗能,降低了開關(guān)電源的工作效率,而且會(huì)直接致使電源的體積笨重龐大。③,改變電壓是目標(biāo),其結(jié)果就是生產(chǎn)復(fù)雜,很難控制，未來期待更好的能源轉(zhuǎn)變方法的出現(xiàn)。④,開關(guān)電源的軟件開發(fā)還處于剛剛開始的地步,要能做到功率轉(zhuǎn)換、功率因子提高、全程自動(dòng)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)軟件操作,目前還有一定的差異。⑤,但是實(shí)際生產(chǎn)中卻做不到,人為的因素除外,還有這些器件的性能、檢測(cè)、環(huán)境、設(shè)備、很多的因素。⑥電路復(fù)雜，維修困難，對(duì)電路的污染嚴(yán)重。電源噪聲大，不適合用于某些低噪聲電路,這是開關(guān)電源目前存在的主要技術(shù)問題。 主要開關(guān)電源技術(shù)(1)功率半導(dǎo)體器件。 功率MOSFET和IGBT這些已經(jīng)可以更換功率晶體管和中小電流的晶體管,現(xiàn)在已經(jīng)可以把功率器件與電路控制和檢測(cè)執(zhí)行等組件集成封裝,獲得標(biāo)準(zhǔn)的、可制造的模塊，讓成本降低了還提高可靠穩(wěn)定性。(2)軟開關(guān)技術(shù)。在硬開關(guān)條件下工作的開關(guān)電源,開關(guān)器件的電壓和電流波形在時(shí)間上的一步步增加,會(huì)致使開關(guān)損耗，損耗和頻率是成正比關(guān)系,為此實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù),可以使電源效率提高。(3)有源功率因子校正技術(shù)。因?yàn)檩斎攵擞姓髟蜑V波電容,。 開關(guān)電源的技術(shù)發(fā)展開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化,因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體(MnZn)材料上加大科技創(chuàng)新,以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,在電路板兩面布置元器件,以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù),并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對(duì)于高可靠性指標(biāo),美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流,降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力,使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì),可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng),可以設(shè)計(jì)成N+1冗余電源系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn),若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大,而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù),在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題,故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作,以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新,使開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。要加快我國開關(guān)電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度,就必須走技術(shù)創(chuàng)新之路,走出有中國特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路,為我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出貢獻(xiàn)。2開關(guān)電源主要電路的設(shè)計(jì)調(diào)寬方波整流濾波 主電路的組成整流濾波高頻變壓器AC DC脈寬調(diào)制 比較器取樣器 振蕩器基準(zhǔn)電壓 （1） 交流輸入。外界輸入電壓，輸入市值電壓220V交流電。220V(有效值）正弦波。 其單峰值為其有效值的倍， 就是。 峰值是正峰值與負(fù)峰值的差 = 。 我們將一個(gè)交流信號(hào)的單峰值與有效值的比，定義為該交變信號(hào)波峰系數(shù)。 正弦波波峰系數(shù)（CF, Crest Factor)就是。 （2）橋式整流。整流電路的作用是將交流輸出交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)性直流電，這就是整流過程，整流電路主要由整流二極管組成。經(jīng)過整流電路之后的電壓已經(jīng)不是交流電壓，而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成“橋”式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。變成了含有一定脈動(dòng)電壓成分的直流電壓。 （3）高頻變換部分。高頻變換部分的核心是DCDC變換器，它主要由高頻功率開關(guān)和高頻隔離變壓器組成。高頻功率開關(guān)元件可以采用場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET），高頻變換部分產(chǎn)生高頻高壓方波，所得到的高壓方波送給高頻隔離降壓變壓器的初級(jí)，在變壓器的次級(jí)感應(yīng)出的電壓被整流、濾波后就產(chǎn)生了低壓直流。為了調(diào)節(jié)輸出電壓，使得在輸入交流和輸出負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓能保持穩(wěn)定，可以采用脈寬調(diào)制器(PWM)的電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過對(duì)輸出電壓采樣，并把采樣的結(jié)果反饋給控制電路，控制電路把它與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果來控制高頻功率開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)間比例（占空比），達(dá)到調(diào)整輸出電壓的目的。開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很多，主要有隔離式和非隔離式劃分，隔離式有正激式、反激式、推挽式；非隔離式有boost、buck、buckboost類型的電路。下面分別介紹這幾種電路的情況。（1） Boost電路 電路的原理圖以及波形圖如下圖所示。（a）電路的原理圖 （b）電路的波形圖 boost電路的工作原理：Boost電路（圖 21）即為升壓斬波電路，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)，能量從輸入電源流入，并儲(chǔ)存于電感中，由于導(dǎo)通期間正向飽和管壓降很小，所以這時(shí)二極管反偏，負(fù)載由濾波電容供給能量，將中儲(chǔ)存的電能釋放給負(fù)載。當(dāng)截止時(shí)，電感中電流不能突變，它所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)阻止電流減小，感應(yīng)電勢(shì)的極性為下正上負(fù)，二極管導(dǎo)通，電感中儲(chǔ)存的能量經(jīng)二極管，流入電容，并供給負(fù)載。 在導(dǎo)通的期間，能量?jī)?chǔ)存于電感中，在截止的 期間，電感釋放的能量補(bǔ)充在期間給電容上損失的能量。截止時(shí)，電感上電壓跳變的幅值時(shí)與占空比有關(guān)的，愈大，中峰值電流大，儲(chǔ)存的磁能愈大。所以，如果在期間吃內(nèi)存的能量要在期間釋放出來，那么，上的脈沖必定比較高的。假定開關(guān)無損耗，并聯(lián)變換器電路在輸入電壓和輸入電流，能在較低的輸出電流下，輸出較高的電壓。穩(wěn)壓電源達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，輸出電壓穩(wěn)定在所需的恒定值，只要適當(dāng)選擇電容，輸出紋波可做得足夠小，當(dāng)要求紋波為，直流輸出電流為是，由于在管子導(dǎo)通期間全部負(fù)載都由電容供電，因此選擇取決于下式： (21)當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，忽略管子導(dǎo)通壓降，電感上的電壓為輸入電壓,并且電流按?I??tV1?L1速率線性上升，周期期間導(dǎo)通時(shí)，電感中的電流增量為L(zhǎng)di/dt 。當(dāng)截止時(shí)，假定右端的電感反沖電壓等于輸出電壓，則電感上的電壓為()，而在穩(wěn)態(tài)，期間中電流的增量應(yīng)等于期間電流的減量，故有 (22) (23)其中D=，由上式可知，當(dāng)改變占空比D時(shí)，就能獲得所需的上升的電壓值。由于占空比D總是小于1，總是大于。 Boost電路能將電壓升高的原因是電感L1儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，而電容C能將輸出電壓保持住。boost電路特點(diǎn)： boost電路的電路相比較其他電路來的簡(jiǎn)單，所以成本比較低，另外boost電路的輸出電壓高于輸入電壓，能夠起到升壓作用。 boost電路的轉(zhuǎn)換效率比較低，所以電源電壓的利用率比較低，輸出的功率較小。由boost電路最為顯著的特點(diǎn)可以知道，boost電路只適用于升壓電路。（2）buck電路（a）電路的原理圖（b）電流連續(xù)時(shí)候的波形圖（c）電流斷續(xù)時(shí)的波形圖圖 buck電路工作原理圖以及波形圖buck電路的工作原理：Buck電路（圖 ）即為降壓斬波電路?？刂泼}沖使Q1導(dǎo)通之后，C開始充電，輸出電壓加到負(fù)載R兩端，在C充電過程中，電感L1內(nèi)的電流逐漸增加，儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量也逐漸增加。此時(shí)續(xù)流二極管D1因反向偏置而截止。經(jīng)過Ton時(shí)間以后，控制信號(hào)使Q1截止，L1中的電流減小，L1中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量便通過續(xù)流二極管D1傳遞給負(fù)載。當(dāng)負(fù)載電壓低于電容C兩端的電壓時(shí)，C便向負(fù)載放電。經(jīng)過時(shí)間后，控制脈沖又使Q1導(dǎo)通，上述過程重復(fù)發(fā)生。當(dāng)控制信號(hào)使Q1導(dǎo)通時(shí)，電感L1中的電流從最小值增加到最大值，當(dāng)控制信號(hào)使V 截止時(shí)，L1中的電流又從最大值下降到。建設(shè)Q1具有理想的開關(guān)特性，其正向飽和管壓降可以忽略。當(dāng)控制信號(hào)使Q1導(dǎo)通時(shí)，電感L1中的電流從最小值增加到最大值，當(dāng)控制信號(hào)使V 截止時(shí)，L1中的電流又從最大值下降到。建設(shè)Q1具有理想的開關(guān)特性，其正向飽和管壓降可以忽略，所以可以列出以下的方程： (24)由此可得出： (25) (26)Q1導(dǎo)通狀態(tài)終止時(shí)，T=Ton時(shí)，L1中的電流達(dá)到最大值，得： (27)在Q1截止期間，L1中的電流經(jīng)續(xù)流二極管D1向負(fù)載釋放能量，假若忽略D1的正向壓降，則可得出下列方程： (28)由此可得出： (29) (210)Q1截止?fàn)顟B(tài)終止時(shí)，即T=時(shí)，L1中的電流下降到最小值，得： (211)由上面的公式可得： (212)式中是開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間，是開關(guān)截止時(shí)間；T時(shí)開關(guān)管工作周期，D是占空比，D=由上式可知，輸出電壓與開關(guān)管的占空比D成正比，所以通過改變開關(guān)管的占空比可以控制輸出平均電壓的大小。由于占空比D總是小于1，所以總是小于，所以這樣的電路稱為降壓斬波電路，即buck變換器。buck電路的特點(diǎn):Buck電路只能實(shí)現(xiàn)降壓，所以在任何時(shí)候，輸出電壓只能比輸入電壓低。由于電路中沒有變壓器，所以輸入和輸出之間沒有隔離。Buck電路的輸出只有一路，不能用于多路輸出，除非加個(gè)第二級(jí)的電壓調(diào)節(jié)器。buck電路既可以工作于電流連續(xù)狀態(tài)，又可以工作于電流斷續(xù)狀態(tài)。Buck變換器開關(guān)的門極驅(qū)動(dòng)很麻煩，但是buck電路簡(jiǎn)單，所以成本比較低，而且buck變換器能把一個(gè)正的輸入變換成一個(gè)負(fù)的輸出。3. buckboost電路（a）電路的原理圖（b