开关电源设计的一般考虑

来源：极速体育极速体育直播NBA季前赛    发布时间：2024-06-24 23:05:34

　　在设计开关电源之前，应当仔细研究要设计的电源技术方面的要求。现以一个通信电源模块的例子来说明设计要考虑的问题。该模块的技术规范如下：

　　除非另外说明,所有参数是在输入电压为220V,交流50Hz以及环境和温度25℃下测试和规定的.

　　电流：在满载运行时,输入220V,小于8A。在264V时,冲击电流不大于18A

　　电流：负载电流从零到最大值(参看表1)，过流保护开始是恒流,当电压降低到一定值得时,电流截止.

　　稳压特性：负载变化由零变到100％, 输入电压由176V变到264V最坏情况下输出电压变化不超过200mV.

　　瞬态响应： 在没有电池连接到输出端时,负载由10％变化到100％,或由满载变化的10％,恢复时间应当在2mS之内.最大输出电压偏摆应当小于1V.

　　输出过压：按表1.1设置过压跳闸电压,输出电压超过这个电平时,将使模块锁定在跳闸状态.通过断开交流输入电源使模块复位.

　　输出过流：过流特性按表1.1的给定值示于图1.过流时,恒流到60％电压,然后电流电压转折下降.(最后将残留与短路相同的状态)

　　输出反接：在输入反接时,在外电路设置了一个保险丝烧断(＜32A/ 55V)

　　过热：内部检测器禁止模块在过热下工作，一旦温度减少到正常值以下,自动复位.

　　负载降落：为适应并联均流要求，应能够调节外特性。典型电压降落0.5％,使得负载从零到增加100％,输出电压下降250mV.

　　2.在所有输出端和L,N及地之间试验直流2.5kV.这检查输出和地之间的绝缘.

　　通风和冷却： 模块的顶部和底部都有通风槽,使空气流通过模块,经过散热器.因此在系统中应当没有阻碍地对流冷却模块,并应强迫冷却装置使冷却空气经过模块自由流通.

　　环境温度： 在0～55℃温度范围内满功率工作.在模块下50mm处模块的入口测量温度.

　　这些要求包括：输入电源，输入电压的类型－交流还是直流。交流电源的频率和电压变化范围，整流滤波方式，是否有功率因数要求？如果是直流电源，是直流发电机，还是蓄电池、抑或其它直流变换器？是电流源还是电压源？它们的变化范围和纹波大小。输出电压（电流）大小和调节范围，稳压（或稳流）精度，输出有几路？输出电流（或输出功率），输出纹波电压要求，要不要限流？瞬态响应要求。负载特性：蓄电池，还是荧光灯，还是电机？这些电气性能之外，是军用还是民用？EMC要求，环境和温度。体积与重量要求。要不要遥控，遥测或遥调？要不要提供自检测，如此等等。设计出的电源一定要满足这些要求。

　　如果你购进国外电气设备，不管青红皂白就去插上电源，弄不好就可能烧坏设备电源。因此，要安全使用国外设备，要知道国外电网电源的种类和有关标准。如果你设计的产品是提供出口，也一定要了解该地区的电网的标准。

　　首先世界上主电网的交流电源频率在美国是60Hz，而在中国和欧洲是50Hz。实际上，频率也有一定的变化范围，电网负荷重的时候，50Hz可能降低到47Hz；如果负载很轻时，60Hz可能上升到63Hz。这是因为带动发电机的发动机转速不可能是没有调节公差的恒速运行。50Hz供电的直流电源一定要使用比60Hz供电更大的滤波元件，供电变压器铁芯更大或线圈匝数更多。

　　其次电源电压在不一样的地区也不同：在中国，家用电器和小功率电气设备由单相交流220V供电，工业用电是三相380V。在美国民用电源为110V（有时是120V），而家用电器，如洗衣机电源是208V，而工业用电是480V，但是照明却是277V，当然也有用120V的；在欧洲为230V，而在澳大利亚却是240V，如此等等。

　　以上的电网电压仅仅是其额定值，每一种电网都有允许偏差。例如电网随负荷变化时产生较动。在上世纪末我国电网改造前，电网电压波动范围高达30%以上。随国民经济发展发展，大量电厂建立，供电量充足，同时经过电网改造，合理输配电，目前在我国大多数地区供电质量显著提升，一般变化在10%以内，即在198V～242V之间。但在铁道系统和某些边远山区变化范围仍可能达到30%。因此，你设计的开关电源，必须迎合使用地区的供电情况，即使遇到意外情况，也能够安全运作而不出现故障。有时电网也可能丢失几个周波，要求有些电源能够不间断（保持时间）地工作，这就要求较大的输出电容或并联电池满足这一要求。

　　电网还存在过压情况。雷击和闪电在2Ω阻抗上,引起线与线V电压。闪电有两种类型，一种是短脉冲，上升时间1.2μs，衰减时间50μs，另一种很高能量，衰减时间1ms。电网还有瞬态电压，峰值达750V，持续半个电网周期，这主要是大的负载的接入或断开，或高压线跌落引起电网的瞬变。

　　实际上工业电网面临的问题远不止这些，交流电网是一个肮脏的环境。你所设计的电源应当能够在这个环境中工作，并且要满足国际和各地区安全标准要求。

　　在通信，电站，交通要求不间断供电的地方，电池作为必不可少的储能后备能源。大量移动通讯站和手机，以及电动汽车，助力电瓶车都依靠电池提供能量。风力发电和太阳能发电存储峰值能量作

　　为后备能源。但是电池涉及到电化学和冶金学知识，已超出一般电气工程师的知识范畴。这里介绍一些使用电池基础知识，使你知道设计充电电源和使用电池供电时应注意的一些问题。

　　利用电化学可逆原理做成的最基本的单元电池叫单体电池。典型的单体电池是由两个金属极板和构成它们之间导电通路工作介质组成，这种通路材料可能是液体或固体，与特定化学机理有关。这种结构重点是能否更有效进行电－化学反应（可再充电，即二次电池，也称为蓄电池。不能再充电叫一次电池）。根据不同通路材料的安排，一个金属极板为电池的阳极－正极，另外一个则为阴极－负极。如将两个金属极板（阴极和阳极）接到电源上，电的作用改变了工作介质的化学状态，这就是储能。如将已储能的电池极板接到负载，材料化学作用放出电荷返回到原始状态，释放出电能。

　　单体电池一般很低，例如铅酸蓄电池单体电池额定电压为2V。因此较高电压的电池一般由许多单体电池串联组成。应当注意：不要自己将电池连接成你需要的电压和容量，电池不能直接并联！你只能按制造厂系列新产品选择你需要的电池容量和电压。如果在每个电池端串联一个二极管就可以并联。