【正文】 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 。因 此 ， 要 盡 可 能 采 用 較 少 的 元 器 件 ， 提 高 集 成 度 。 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 。⑴、小型化、輕量化和高頻化 開 關(guān) 電 源 的 體 積 、 重 量 主 要 由 儲(chǔ) 能 元 件 （ 磁 性 元 件 和 電 容 ） 決 定 ，因 此 ， 開 關(guān) 電 源 的 小 型 化 實(shí) 質(zhì) 上 就 是 盡 可 能 減 小 儲(chǔ) 能 元 件 的 體 積 。高頻化和軟開關(guān)技術(shù)山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4是過去 20 年國際電力電子界研究的熱點(diǎn)之一。因此對(duì)開關(guān)電源的提出了小型輕量要求，它包括磁性元件和電容的體積重量要小。在發(fā)生世界性能源危機(jī)的年代，引起了人們的廣泛關(guān)注。后來脈寬調(diào)制（PWM）控制技術(shù) uyoule 發(fā)展。 開關(guān)電源（全稱是開關(guān)穩(wěn)壓電源）和線性電源（全稱為晶體管線性山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3穩(wěn)壓電源）現(xiàn)代電子電源發(fā)展的兩個(gè)主要方面，開關(guān)電源以功耗小、效率高、體積小、重量輕的優(yōu)勢幾乎席卷了整個(gè)電子界。電源產(chǎn)業(yè)正成為電子制造業(yè)得交點(diǎn)，它應(yīng)用新技術(shù)，立足高起點(diǎn)迅猛向前發(fā)展。開關(guān)穩(wěn)壓電源取代晶體管線性穩(wěn)壓電源已有 30 多年歷史，最早出現(xiàn)的是串聯(lián)型開關(guān)電源，其主電路拓?fù)渑c線性電源相仿，但功率晶體管工作于開關(guān)狀態(tài)。而線性電源的效率只有 30—40%。航天、潛艇、軍用開關(guān)電源以及用電池的便攜式電子設(shè)備（如手提計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話等）更需要小型化、輕量化的電源。 第二個(gè)階段自 20 世紀(jì) 80 年代開始，高頻化和軟開關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，使功率變換器性能更好、重量更輕、尺寸更小。以下幾個(gè)方面將是開關(guān)電源的發(fā)展方向。SMT 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 使 得 開 關(guān) 電 源 取 得 了 長 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 。電 容 、 光 電 耦 合 器 以 及 功 率 MOS 等 元 器 件 的 壽 命 決 定 開 關(guān) 電 源 的 壽 命 。⑷ 、 低 噪 聲 和 良 好 的 動(dòng) 態(tài) 響 應(yīng)開 關(guān) 電 源 的 缺 點(diǎn) 之 一 是 噪 聲 大 。隨 著 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 。 兩者對(duì)比 [2] 線性電源的電壓反饋電路是工作在現(xiàn)行狀態(tài)，開關(guān)電源是指用于電壓調(diào)整的管子工作在飽和和截止區(qū)即開關(guān)狀態(tài)的。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。圖 開關(guān)電源電路原理框圖 主電路：交流電壓經(jīng)整流電路濾波電路整流濾波后，變?yōu)楹卸}動(dòng)成分的直流電壓，該電壓通過功率轉(zhuǎn)換電路進(jìn)入高頻變換器被轉(zhuǎn)換為所需電壓值的方波，最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷?。山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8 控制電路的分類控制電路是通過調(diào)節(jié)功率級(jí)開關(guān)器件的占空比來控制功率輸出級(jí)輸出的。 ⑵、按照檢查信號(hào)的不同，開關(guān)電源可以分為單環(huán)控制和雙環(huán)控制。在此，以電感連續(xù)導(dǎo)電Buck變換器為例，介紹電壓型和電流型控制。 電壓型控制主要波形圖電壓型控制方法只檢測輸出電壓一個(gè)變量，因而只有一個(gè)控制環(huán)，所以設(shè)計(jì)和分析相對(duì)比較簡單。②、電流型控制 [6] 電流型控制（Current Mode Control） 又稱為CurrentInjection(或 Injected) Control 或者Current ProgrammedControl或峰值電流型控制，1978年首次提出。 經(jīng) 采 樣 電 路 得 到反 饋 電 壓 U， 反 饋 到 誤 差 放 大 器 的 反 向 端 ， 基 準(zhǔn) 電 壓 u。 PWM比 較 器 輸 出 加 至 觸 發(fā) 器 的 R端 ， 時(shí) 鐘振 蕩 器 從 S端 向 鎖 存 器 輸 出 一 系 列 恒 定 頻 率 的 時(shí) 鐘 信 號(hào) 。 由 此可 以 看 出 ， 由 于 引 入 了 電 流 反 饋 ， 對(duì) 輸 出 電 壓 有 前 饋 調(diào) 節(jié) 作 用 ， 提 高 了系 統(tǒng) 的 動(dòng) 態(tài) 響 應(yīng) 。 開關(guān)電源的分類人 們 在 開 關(guān) 電 源 技 術(shù) 領(lǐng) 域 是 邊 開 發(fā) 相 關(guān) 電 力 電 子 器 件 ， 邊 開 發(fā) 開關(guān) 變 頻 技 術(shù) ， 兩 者 相 互 促 進(jìn) 推 動(dòng) 著 開 關(guān) 電 源 每 年 以 超 過 兩 位 數(shù) 字 的 增 長率 向 著 輕 、 小 、 薄 、 低 噪 聲 、 高 可 靠 、 抗 干 擾 的 方 向 發(fā) 展 。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton(通用)，二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts(易產(chǎn)生干擾)。山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13(4)Cuk 電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 Uo 大于或小于輸入電壓 uI，極性相反，電容傳輸。在設(shè)計(jì)電源時(shí)，設(shè)計(jì)者采取哪種變換器電路形式，主要根據(jù)成本、要達(dá)到的性能指標(biāo)等因素來決定。（ 1） 正 激 電 路圖 正激電路的原理圖正激 DC/DC 變換器具有電路拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)簡單，輸入輸出電氣隔離，電壓升、降范圍寬，易于多路輸出等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于中小功率電源變換場合，尤其在供電電源要求低電壓大電流的通訊和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，正激電路更能顯示其優(yōu)勢。由于這種電路在開關(guān)管 S 導(dǎo)通時(shí)，通過變壓器向負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出 50－200Ｗ的功率。 單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20－100Ｗ，可以同時(shí)輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。日本 NemicLambda 公司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊 RM 系列，其開關(guān)頻率為(200—300)kHz，功率密度已達(dá)到27W／cm，采用同步整流器(MOS—FET 代替肖特基二極管)，使整個(gè)電路效率提高到 90％。按電源相數(shù)可分為，單項(xiàng)、三相、多相。如利德華福技術(shù)的 HA 系列開關(guān)電源，將其 FG 端子接大地或接用戶機(jī)殼，方能滿足上述電磁兼容的要求。(2)最 高 開 關(guān) 頻 率 可 達(dá) 500kHz。(6)帶 滯 環(huán) 的 欠 壓 鎖 定 電 路 可 有 效 地 防 止 電 路 在 閾 值 電 壓 附 近 工 作 時(shí) 的振 蕩 。它適用于無工頻變壓器的低于250w的小功率開關(guān)電源，其工作溫度為0～+70℃，最高輸入電壓為36 V，具有最大電流為1A的拉、灌輸出電流。當(dāng)電流在采樣電阻Rs 上的電壓降幅值達(dá)到Ue 時(shí),電流測定比較器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn),鎖存器復(fù)位,驅(qū)動(dòng)撤除,功率管截止。欠壓時(shí),依靠滯環(huán)比較器UVLO 實(shí)現(xiàn)鎖定。若將1 腳電壓降到低于1. 4 V 或?qū)? 腳電壓升到高于1 V ,電流測定比較器輸出高電平,PWM鎖存器復(fù)位,關(guān)閉輸出,利用這一點(diǎn),則還可方便地設(shè)UC3842 的輸出過壓保護(hù)。振蕩器門限是溫度補(bǔ)償?shù)模烹婋娏髟赥=25時(shí)被微調(diào)并確保在正負(fù)10%之內(nèi)，這些內(nèi)部電路的優(yōu)點(diǎn)使振蕩器頻率及最大輸出占空比的變化最小。典型情況下變換器輸出電壓通過一個(gè)電阻分壓器分壓，并由反向輸入監(jiān)視。這樣在逐周基礎(chǔ)上誤差信號(hào)控制峰值電感電流。正常運(yùn)行時(shí),檢測電阻RS 的峰值電流由誤差放大器EPA 控制,為Is = ( Ve 1. 4 V)P(3 RS ) 。在啟動(dòng)電壓的作用下，芯片開始工作，脈沖寬度調(diào)制電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)經(jīng) 6 腳輸出驅(qū)動(dòng)外界的開關(guān)功率管工作。作為其工作周期，脈沖寬度調(diào)制器輸出的脈沖周期不變，而脈沖的寬度是隨著反饋電壓的大小而山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25變化的。 反之亦然。防雷單元的電路圖如下：山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30圖 防雷單元電路圖其中 MOVMOVMOV3 均為壓敏電阻。現(xiàn)在大量山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31使用的“氧化鋅” （ZnO）壓敏電阻器，它的主體材料有二價(jià)元素（Zn）和六價(jià)元素氧（O）所構(gòu)成。③ 壓敏電阻的分類：根據(jù)使用目的不同，可將其分為兩大類：保護(hù)用的壓敏電阻、電路功能用壓敏電阻。 絕 大 多 數(shù) 壓 敏 電 阻 器 都 屬 于 這 一 類 。山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）32④ 壓 敏 電 阻 的 選 用 參 數(shù) 要 求 ：我 國 規(guī) 定 壓 敏 電 阻 用 字 母 “MY”表 示 ,如 加 J 為 家 用 ,后 面 的 字 母W、 G、 P、 L、 H、 Z、 B、 C、 N、 K 分 別 用 于 穩(wěn) 壓 、 過 壓 保 護(hù) 、 高頻 電 路 、 防 雷 、 滅 弧 、 消 噪 、 補(bǔ) 償 、 消 磁 、 高 能 或 高 可 靠 等 方 面 .壓 敏 電 阻 雖 然 能 吸 收 很 大 的 浪 涌 電 能 量 ,但 不 能 承 受 毫 安 級(jí) 以 上 的 持續(xù) 電 流 ,在 用 作 過 壓 保 護(hù) 時(shí) 必 須 考 慮 到 這 一 點(diǎn) .壓 敏 電 阻 的 選 用 ,一 般選 擇 標(biāo) 稱 壓 敏 電 壓 V1mA 和 通 流 容 量 兩 個(gè) 參 數(shù) 。是 環(huán) 境 溫 度 為 25℃情 況 下 ,對(duì) 于 規(guī) 定 的 沖 擊 電 流 波 形 和 規(guī) 定 的 沖 擊 電流 次 數(shù) 而 言 ,壓 敏 電 壓 的 變 化 不 超 過 177。 電磁干擾濾波器（EMI）(1)、電源噪聲 【14】 是電磁干擾的一種，其傳導(dǎo)噪聲的頻譜大致為10KHz～30MHz最高可達(dá)150MHz。串模干擾是兩條電源線之間（ 簡稱線對(duì)線）的噪聲，共模干擾則是兩條電源線對(duì)大地（ 簡稱線對(duì)地） 的噪聲。電路中包括共模扼流圈（ 亦稱共模電感）L 、濾波電容C1～C4 。此外，適當(dāng)增加電感量，可改善低頻衰減特性。C 1～C 4的耐壓值均為630VDC或250VAC。R3為泄放電阻，可將C3上積累的電荷泄放掉，避免因電荷積累而影響濾波特性；斷電后還能使電源的進(jìn)線端L、N 不帶電，保證使用的安全性。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。設(shè)電磁干擾濾波器插入前后傳輸?shù)截?fù)載上的噪聲功率分P 1 、P 2 ，有公式：AdB = 10 ㏒（P 1/P2） (1)假定負(fù)載阻抗在插入前后始終保持不變，則P 1= V12/Z，P 2= V22/Z。②、漏電流：計(jì)算EMI濾波器對(duì)地漏電流的公式為： ILD=2π f C V C (3)式中，I LD 為漏電流，f是電網(wǎng)頻率。對(duì)漏電流的要求是愈小愈好，這樣安全性高，一般應(yīng)為幾百毫安至幾毫安。這表明，額定電流值隨溫度的降低而增大，這是由于散熱條件改善的緣故。 電容器 C 對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端，起穩(wěn)定電壓的作用； 電感器 L 對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此 L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)，起穩(wěn)定電流的作用。此時(shí) C 相當(dāng)于并聯(lián)在 v2 上，所以輸出波形同 v2， 是正弦形。反之，當(dāng)ＲL 很大，即 IL 很小時(shí)，盡管 C 較小, RLC 仍很大,電容濾波的效果也很好,見濾波曲線中的 3。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載 Ｒ L放電。所以剛過90176。山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）44圖 RLC 對(duì)濾波的影響Ⅲ、電容濾波的計(jì)算電容濾波的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。 ）（4）整流濾波電路中，輸出直流電壓 VL隨負(fù)載電流 IO的變化關(guān)系曲線。開關(guān)管產(chǎn)生的 dV/dt 具有較大的脈沖，頻帶較寬且諧波豐富?！　、?、輸出二極管在正向?qū)〞r(shí)，PN 結(jié)內(nèi)的電荷被積累，二極管加反向電壓時(shí)積累的電荷將消失并產(chǎn)生反向電流?！∪鐖D b 所示，I1 是變壓器初級(jí)線圈電流，I2 是二次線圈電流，VDS 是開關(guān)管漏源極間電壓，VD 是二次側(cè)輸出二極管上兩端電壓。在此主要介紹共模干擾的產(chǎn)生和抑制。電容 CZ 的取值如下:C2=IP tf / 2 (*Vceo)式中，I P為原邊電流最大值，t f為集電極電流下降時(shí)間，Vceo 為所用開關(guān)管耐壓額定值。（3）、高頻變壓器的設(shè)計(jì)和選擇 山東科技大學(xué) 2022 級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）49　　變壓器是開關(guān)電源的最關(guān)鍵器件之一。在單端反激式變換器電路中，變壓器初級(jí)繞組只在 B—H 待佐曲線[磁滯回線)的一個(gè)方向上被驅(qū)動(dòng)，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)注意不要使其飽和所選擇的磁芯一定要有足夠大的有效體積，通常應(yīng)用空氣隙來擴(kuò)大其有效體積 傳輸變壓器有效體積 v 的計(jì)算公式如下： 0emax2LIVB???ILamx最大負(fù)載電流‘L：變壓器次級(jí)繞組的電感量；：空氣的導(dǎo)磁率。依據(jù) Bobbin 的槽寬并以電流密度6A/mm2 為參考，綜合考慮電流的趨膚效應(yīng)，決定變壓器的線徑及線數(shù)。在 EMI 干擾較強(qiáng)的情況下，常在變壓器的初次級(jí)之間加入一層屏蔽層，如圖 6，通過加入屏蔽層切斷了初次級(jí)間雜散電容的路徑，讓其都對(duì)地形成電容，其屏蔽效果非常好，可以大為減小 EMI，同時(shí)對(duì)于電網(wǎng)串入的瞬態(tài)干擾也有一定的抑制作用。也稱為表面場效應(yīng)器