【文章內(nèi)容簡介】 點是價格低、電路結(jié)構(gòu)簡單，單輸出功率不能提高。 使用兩個開關(guān)晶體管，將其連接成推挽功率放大器形式。這種電路的特點是開關(guān)變壓器必須具有中心抽頭。 使用兩個開關(guān)晶體管，將其連接成半橋的形式。它的特點是適應(yīng)于輸入電壓較高的場合。 使用四個開關(guān)晶體管。將其連接成全橋式。它的特點是輸出功率較大。 （ 7） 按輸入與輸出電壓的大小劃分 輸出電壓比輸入電壓高。實際上就是并聯(lián) 型開關(guān)穩(wěn)壓電源。 輸出電壓比輸入電壓低。實際上就是串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源。 （ 8） 按工作方式劃分 所謂可控整流型開關(guān)穩(wěn)壓電源，是指采用可控硅整流元件作為調(diào)整開關(guān)，可由交流市電電網(wǎng)直接供電，也可采用變壓器變壓后供電。（這種供電方式在開關(guān)穩(wěn)壓電源剛興起的初期常常采用，目前基本上不太采用。）在工作的半波內(nèi)，截去正弦曲線的前一部分，這一部分所占角度稱為截止角，導(dǎo)通的正弦曲線的后一部分稱為導(dǎo)通角，依靠調(diào)節(jié)導(dǎo) 通角的大小，可達(dá)到天界輸出電壓和穩(wěn)定輸出電壓的目的。 斬波型開關(guān)穩(wěn)壓電源是指直流供電，輸入直流電壓加到開關(guān)電路上，在開關(guān)電路的輸出端得到單向的脈動直流，經(jīng)過濾波得到與輸入電壓不同的直流輸出電壓。電路還從輸出電壓取樣，經(jīng)過比較、放大，控制脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生的脈沖信號，用以控制調(diào)節(jié)開關(guān)的導(dǎo)通時間和截止時間的長短或開關(guān)的工作頻率，最后達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。電路的過壓保護(hù)也是依據(jù)這一部分所提供的取樣信號來進(jìn)行的。 型 這種形式的開關(guān)電源是在輸入回路與逆變電路之間，經(jīng)過高頻變壓器（也可稱為開關(guān)變壓器），利用磁場的變化實現(xiàn)能量傳遞，沒有電流間的直接流通。 共 45 頁 第 12 頁 隔離型開關(guān)穩(wěn)壓電源采用直流供電，經(jīng)過開關(guān)電路，將直流電變成頻率很高的交流電，在經(jīng)過變壓隔離器、變壓（升壓或降壓），然后經(jīng)整流器整流，最后就可以得到新的、極性和數(shù)值各不相同的多組直流輸出電壓。電路從輸出點取樣，經(jīng)放大器后反饋到開關(guān)控制器，控制驅(qū)動電路的工作，最后達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 （ 9） 按電路結(jié)構(gòu)劃分 整個 開關(guān)穩(wěn)壓電源電路都是采用分立式元器件組成的，它的電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可靠性差。 整個開關(guān)穩(wěn)壓電源或電路的一部分是由集成電路組成的。這種集成電路通常為厚膜電路。有的厚膜集成電路中包括可開關(guān)晶體管，有的則不包括開關(guān)晶體管。這種電源的特點是電路結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、可靠性高。 以上五花八門的開關(guān)穩(wěn)壓電源的品種都是站在不同的角度， 以 開關(guān)穩(wěn)壓電源不同的特點命名的。盡管各種電路的激勵方法、輸出直流電壓的調(diào)節(jié)方式。儲能電感的連接方式、開關(guān)管的器件類型以及串并聯(lián) 的結(jié)構(gòu)等各不相同，但是他們最后總可以歸結(jié)為串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源這兩大類。 穩(wěn)壓 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢 隨著穩(wěn)壓開關(guān)電源的發(fā)展，技術(shù)日益成熟， 發(fā)展的方向也各不相同，但總的有以下四種方向。 （ 1） 高頻化 理論分析和實踐經(jīng)驗表明 , 電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻 50Hz 提高到 20kHz,提高400 倍的話 , 用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的 5 ~ l 0 % 。無論是逆變式整流焊機(jī) , 還是通訊電源用的開關(guān)式整流器 , 都是基于這一原理。同樣 , 傳統(tǒng) 整流行業(yè) 的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進(jìn)行改造 , 成為 開關(guān)變換類電源 , 其主要材料可以節(jié)約 9 0 % 或更高 , 還可節(jié)電 3 0 % 或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高 , 促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化 , 帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟(jì)效益 , 更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。 共 45 頁 第 13 頁 （ 2） 模塊化 模塊化有兩方面的含義 , 其一是指功率器件的模塊化 , 其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊 , 含有一單元、 兩單元、六單元直至七單元 , 包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管 , 實質(zhì)上都屬于 標(biāo)準(zhǔn) 功率模塊 ( S P M ) 。近年 ,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路也裝到功率模塊中去 , 構(gòu)成了 智能化 功率模塊 ( I P M ) , 不但縮小了整機(jī)的體積 , 更方便了整機(jī)的設(shè)計制造。實際上 , 由于頻率的不斷提高 , 致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重 , 對器件造成更大的電應(yīng)力 ( 表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺 ) 。為了提高系統(tǒng)的可靠性 , 有些制造商開發(fā)了 用戶專用 功率模塊 (ASPM), 它把一臺整機(jī)的幾乎 所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中 , 這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合 理的熱、電、 機(jī)械方面的設(shè)計 , 達(dá)到優(yōu)化完美的境地。由此可見 , 模塊化的目的不僅在于使用方便 , 縮小整機(jī)體積 , 更重要的是取消傳統(tǒng)連線 , 把寄生參數(shù)降到最小 , 從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低 ,提高系統(tǒng)的可靠性。 （ 3） 數(shù)字化 在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中 , 控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代 , 電力電子技術(shù)完全是建立在模擬 電路基礎(chǔ)上的。但是 , 現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要 , 數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟 , 顯示出越來 越多的優(yōu)點 : 便于計算機(jī)處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾 ( 提高抗干擾能力 ) 、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào) , 也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以 , 在八、九十年代 , 對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說 , 模擬技術(shù)還是有用的 ,特別是 : 諸如印制版的布圖、電磁兼容 (EMC) 問題以及功率因數(shù)修正 (PFC)等問題的解決 , 離不開模擬技術(shù)的知識 , 但是對于智能化的開關(guān)電源 , 需要用計算機(jī)控制時 , 數(shù)字化技術(shù)就離不開了。 （ 4） 綠色化 電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義 : 首先是顯著節(jié)電 , 這意味著 發(fā)電容量的節(jié)約 , 而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因 , 所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染 。 其次這些電源不能 ( 或少 ) 對電網(wǎng)產(chǎn)生污染 ,國際電工委員會 ( I E C )對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn) , 如 IEC55 IEC91 IECl000 等。事實上 ,許多功率電子節(jié)電設(shè)備 , 往往會變成對電網(wǎng)的污染源 : 向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流 ,使總功率因數(shù)下降 , 使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰 , 甚至出現(xiàn)缺角和畸變。 2 0 世紀(jì)末 , 各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生 , 有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些 共 45 頁 第 14 頁 為 21 世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色 開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。 總而言之 , 開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn) , 將標(biāo)志著開關(guān)電源技術(shù)的成熟 , 實現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年 , 隨著通信行業(yè)的發(fā)展 , 以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源 , 吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨 , 因此 , 同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動 , 并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。 開關(guān)電源的技術(shù)指標(biāo)與基本 設(shè)計要求 直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，反映直流穩(wěn)壓電源的固有特性，如輸入 電壓、輸出電壓、輸出電流、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映直流穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括 穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻 ）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。 （ 1） 特性指標(biāo) i． 輸出電壓范圍 符合直流穩(wěn)壓電源工作條件情況下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。該指標(biāo)的上限是由最大輸入電壓和最小輸入－輸出電壓差所規(guī)定，而其下限由直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部的 基準(zhǔn)電壓 值決定。 ii． 最大輸入－輸出電壓差 該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所允許的最大輸入－輸出之間的電壓差值，其值主要取決于直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。 －輸出電壓差 該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所需的最小輸入－輸出之間的電壓差值。 負(fù)載電流 范圍 輸出負(fù)載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，直流穩(wěn)壓電源應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范所給出的指標(biāo)。 （ 2） 質(zhì)量指標(biāo) SV 電壓調(diào)整率是表征直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要指標(biāo)，又稱為穩(wěn)壓系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)，它表征當(dāng)輸入電壓 VI 變化時直流穩(wěn)壓電源輸出電壓 VO 穩(wěn)定 共 45 頁 第 15 頁 的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓 的相對變化的百分比表示。電壓調(diào)整率公式見圖 2－ 2－ 1。 ii． 電流調(diào)整率 SI 電流調(diào)整率是反映直流穩(wěn)壓電源負(fù)載能力的一項主要自指標(biāo)，又稱為電流穩(wěn)定系數(shù)。它表征當(dāng)輸入電壓不變時，直流穩(wěn)壓電源對由于負(fù)載電流（輸出電流）變化而引起的輸出電壓的波動的抑制能力，在規(guī)定的負(fù)載電流變化的條件下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示直流穩(wěn)壓電源的電流調(diào)整率。 iii． 紋波抑制比 SR 紋波抑制比反映了直流 穩(wěn)壓電源對輸入端引入的市電電壓的抑制能力，當(dāng)直流穩(wěn)壓電源輸入和輸出條件保持不變時，紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰－峰值與輸出紋波電壓峰－峰值之比表示，一般用分貝數(shù)表示，但是有時也可以用百分?jǐn)?shù)表示，或直接用兩者的比值表示。 iv． 溫度穩(wěn)定性 K 集成直流穩(wěn)壓電源的溫度穩(wěn)定性是以在所規(guī)定的直流穩(wěn)壓電源工作溫度 Ti最大變化范圍內(nèi)（ Tmin≤Ti≤Tmax）直流 輸出電壓的相對變化的百分值。 （ 3） 極限指標(biāo) i． 最大輸入電壓 是保證直流 穩(wěn)壓電源安全工作的最大輸入電壓。 ii． 最大輸出電流 是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流。 共 45 頁 第 16 頁 第二章 開關(guān)變換電路 濾波電路 輸入濾波電路具有雙向隔離作用，它可抑制從交流電網(wǎng)輸入的干擾信號，同時也防止開關(guān)電源工作時產(chǎn)生的諧波和電磁干擾信號影響交流電網(wǎng)。圖 21所示濾波電路是一種復(fù)合式 EMI 濾波器， L L2 和 C1 構(gòu)成第一級濾波，共模電感 L3 和電容 C C3 進(jìn)行第二級濾波。 圖 21輸入濾波電路 C1 用于濾除差模干擾，選用高 頻特性較好的薄膜電容。電阻 R 給電容提供放電回路，避免因電容上的電荷積累而影響濾波器的工作特性。 C C3 跨接在輸出端，能有效地抑制共模干擾。為了減小漏電流， C C3 宜選用陶瓷電容器。 反饋電路 電流反饋電路 電流反饋電路采用電流互感器，通過檢測開關(guān)管上的電流作為采樣電流，原理如圖 22 所示。電流互感器的輸出分為電流瞬時值反饋和電流平均值反饋兩路， R2 上的電壓反映電流瞬時值。開關(guān)管上的電流變化會使 UR2 變化， UR2接入 UC3842 的保護(hù)輸入端 ⑶ 腳，當(dāng) UR2＝ 1V時， UC3842 芯 片的輸出脈沖將關(guān)斷。通過調(diào)節(jié) R R2 的分壓比可改變開關(guān)管的限流值，實現(xiàn)電流瞬時值的逐周期比較，屬于限流式保護(hù)。輸出脈沖關(guān)斷，實現(xiàn)對電流平均值的保護(hù)，屬于截流式保護(hù)。兩種過流保護(hù)互為補(bǔ)充，使電源更為安全可靠。采用電流互感器采樣，使控制電路與主電路隔離，同時與電阻采樣相比降低了功耗，有利于提高整個電源的效率。 共 45 頁 第 17 頁 圖 22 電流反饋電路 電壓反饋電路 電壓反饋電路如圖 23 所示。輸出電壓通過集成穩(wěn)壓器 TL431 和光電耦合器反饋到 UC3842 的 ⑴ 腳，調(diào)節(jié) R R2 的分壓比可設(shè)定和調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到較高的穩(wěn)壓精度。如果輸出電壓 UO 升高，集成穩(wěn)壓器 TL431 的陰極到陽極的電流增大，使光電耦合器輸出的三極管電流增大，即 UC3842⑴ 腳對地的分流變大， UC3842 的輸出脈