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开关稳压电源的设计 开关稳压电源设计 开关稳压电源 开关稳压电源电路图 开关型稳..
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简易开关稳压电源设计
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《中国开关电源行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》数据显示，在诸多的电子元器件中，电源作为各种用电设备的动力装置尤为重要，所有能源的应用70%以上需要经过电力电子变换装置，然后供给负载，电源产业是支持各种高科技的基础产业，尤其是开关电源市场发展速度较快，目前相关生产企业有上千家之多，有一定规模的企业有400多家。2010年我国开关电源行业市场规模约138亿元。近年来国内开关电源行业得到了较快的发展，产品质量有了较大的提高，其性能指标与国外同类型产品不分上下，能基本满足国内用户的要求。开关电源主要应用在电力、邮电通信、家用电器等行业，随着这些行业的快速发展，其对开关电源的需求将不断加大，开关电源行业的发展前景较好。
开关电源 -
用途与简介
用途开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、、电力设备、仪器仪表、绣花机。医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。 简介随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。 &
开关电源 -
现代开关电源有两种：一种是；另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关&电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直&流开关电源的分类。& 直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离&式DC/DC转换器。 隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器&有双管正激式（DoubleTransistor&Forward&Converter），双管反激式（Double&Transistr&Flyback&Converter）、推挽式（Push-Pull&Converter）&和半桥式（Half-Bridge&Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge&Converter）。 非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器&，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck&Boost）DC/DC转换器、Cuk&DC/DC转换器、Zeta&DC/DC转换器和SEPIC&DC/DC转换器。在这六种&单管DC/DC转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换&器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge&Converter）。 隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时，通常采用来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用&范围，也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出。 在开关管的电压和电流定额相同时，转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比。所以开关管数越多，DC/DC转换器的输出功率越&大，四管式比两管式输出功率大一倍，单管式输出功率只有四管式的1/4。 非隔离式转换器与隔离式转换器的组合，可以得到单个转换器所不具各的一些特性。 按能量的传输来分，DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种。具有双向传输功能的DC/DC转换器，既可以从电源侧向负载侧传输功率，也可&以从负载侧向电源侧传输功率。 DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器，叫做自激式转换器，如洛耶尔&（Royer）转换器就是一种典型的推挽自激式转换器。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号，是由外部专门的控制电路产生的。 按照开关管的开关条件，DC/DC转换器又可以分为硬开关（Hard&Switching）和软（Soft&Switching）两种。硬开关DC/DC转换器的开关器件&是在承受电压或流过电流的情况下，开通或关断电路的，因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗，即所谓的开关损耗（Switching&loss）。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的，而且开关频率越高，开关损耗越大，同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生&电容的振荡，带来附加损耗，因此，硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高。软开关DC/DC转换器的开关管，在开通或关断过程中，或是加于&其上的电压为零，即零电压开关（Zero-Voltage-Switching，ZVS），或是通过开关管的电流为零，即零电流开关（Zero-Current·Switching，&ZCS）。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗，以及开关过程中激起的振荡，使开关频率可以大幅度提高，为转换器的小型化和模块化创造&了条件。场效应管（MOSFET）是应用较多的开关器件，它有较高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容。它关断时，在外电压的作用下，&其寄生电容充满电，如果在其开通前不将这一部分电荷放掉，则将消耗于器件内部，这就是容性开通损耗。为了减小或消除这种损耗，功率场&效应管宜采用零电压开通方式（ZVS）。绝缘栅双极性（Insu1ated&Gate&Bipo1ar&tansistor， IGBT）是一种复合开关器件，关断时的电流拖&尾会导致较大的关断损耗，如果在关断前使流过它的电流降到零，则可以显着地降低开关损耗，因此IGBT宜采用零电流（ZCS）关断方式。IGBT在&零电压条件下关断，同样也能减小关断损耗，但是MOSFET在零电流条件下开通时，并不能减小容性开通损耗。谐振转换器（ResonantConverter&，RC）、准谐振转换器（Qunsi-Tesonant&Converter，QRC）、多谐振转换器（Mu1ti-ResonantConverter，MRC）、零电压开关PWM转换器（ZVS&PWM&Converter）、零电流开关PWM转换器（ZCS&PWM&Converter）、零电压转换（Zero-Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器和零电流转换（Zero-&Vo1tage-Transition，ZVT）PWM转换器等，均属于软开关直流转换器。电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展，促使了高频开关电源的发展。
开关电源 -
大部分常用的开关电源是为电子设备提供直流电源供电，电子设备所需要的直流电压一般都在几伏到十几伏的范围，而交流市电电源供给的为220V（110V），频率为50Hz（60Hz）。开关电源的作用就是把一个高电压等级的工频交流电变换成一个低电压等级的直流电。开关电源的基本结构如图 开关电源_结构工频交流电进入开关电源后被直接，因此省去了体积大、重量大的工频整流变压器。整流器输出为电压很高的直流电，如果整流后的电压经电容滤波，电压的平均值为300V~310V。高电压等级的直流电送往逆变器的输入端，经逆变器变换，变为高电压、高频交流电，目前开关电源的变换工作频率在几十到几百KHz 范围。逆变器输出的交流电能接高频降压变压器的原边，由于经逆变器产生的高频交流电的频率比工频高得多，所以高频变压器的体积要比同容量的工频变压器小得多，从根本上减小了整个电源的体积和重量。逆变器产生的高频交流电经高频变压器降压后，在经过、稳压等环节，变换出符合负载要求的低压直流，供给负载。从开关电源的结构中可以看出，电路中没有，不会消耗额外的能量，所有电子器件都工作在开关状态，如果忽略开关器件的导通压降和电路的杂散电阻，电路的效率应为1。工频整流电路一般为不可控整流电路，根据电源容量的大小，可以是单相整流，一般选用单相桥式结构，大容量的开关电源可用三相交流电源，
开关电源 -
可用三相半波和三相桥式不可控整流电路。整流电路中额定电压和的选取与一般整流电路相同。小功率单相整流电路可用全桥或半桥整流模块。整流器件在满足额定电压和通态平均电流的前提下没有其它特殊的要求。电容滤波，使用大容量的电解电容一般几百、几千μF 甚至更大。因为大容量的电解电容都存在者较大的等效电感，对于成分的通过有较大的阻碍作用，所以经常有一个容量较小的其它结构的电容与电解电容并联，为电流中的高频成分提供通路，改善滤波效果。现在的一些新型开关电源的工频整流电路采用高频整流这种全新的形式。全波整流如果开关电源中的逆变电路为桥式、半桥式或式，逆变器生成的交流电压在两个半周中都向外输出能量，所以整流电路应采用全波整流或桥式整流。全波整流需要变压器的次级绕组中设中心头，并且要求两半的绕组尽量对称，对于工频变压器制作起来比较麻烦，所以工频整流电路中一般不采用全波整流形式。但是工作频率达到20KHz 以上的高频变压器一般绕组比较少，结构比较简单，增加中心抽头比较容易，而且全波整流与桥式整流效果相同却减少了两个二极管，所以这种形式较常用。倍流整流在开关电源的高频整流电路中，还有一种倍流整流电路被采用，电路原理图如图 开关电源_倍波整流设变压器次级电压u2为，在电路稳定工作状态电感L1和L2中电流保持连续。其工作原理分析如下。在图中的t0~t1段，变压器次级电压u2为正，二极管VD1导通，电路中有两个导电回路，其一是VD1→负载→L2→变压器次级→VD1。另一条是VD1→负载→L1→VD1。由于L2回路中有电源，L2从电源u2获得能量，所以iL2线性上升。L1的回路中没有电源，L1释放能量，使得iL1下降。如果此时变压器次级电压的幅度为U2，则电感L2中的电压为uL2=U2-UO，电感L1中的电压为uL1=UO。此阶段的为ton。当变压器次级电压u2为0 时，由于电感的储能作用，iL1、 iL2都不为0，分别通过VD1、VD2与负载形成回路，由于电感释放能量，iL1、 iL2线性下降。此过
开关电源程对应图中的t1~t2段，持续时间为toff。此阶段uL2=uL2=UO。在图中的 t2~t3段，变压器次级电压为负，电路中有形成两个，第一个回路的路径为VD2→负载→L1→变压器次级→VD2，L2从电源u2中获取，使得iL1上升。另一个回路为VD2→负载→L2→VD2，这个回路为L2释放能量的，iL2下降。此过程对应图中的t2~t3段。此过程中变压器次级电压为-U2，电感L1中的电压为uL1=U2-UO，L2中的电压为uL2=UO。从 t3到t4这段时间，变压器次级电压有变成0，L1、L2中储存的能量分别通过VD1和VD2向负载释放，iL1、 iL2线性下降。此过程与t1~t2段完全相同，uL2=uL2=UO。倍流整流电路的两个电感中始终有电流同时供给负载，所以比同容量的桥式整流电路有更强的电流输出能力。就电感来看，当其与电源、负载串联形成回路时，电感从电源获得能量的补充，此时电源在补充电感能量的同时还向负载供应能量。当电感仅与形成回路时，电感向负载释放能量。倍流整流电路的主回路也为桥式结构，但是任何导通回路都只有一个二极管串联其中，而不象一般桥式电路那样有两个二极管串联在回路中，因此由于二极管导通压降造成的电压损失更小。在输出电压低、电流大的工作状态，可以大大地减少损耗提高效率。同步整流同步整流的目的是尽可能地减少整流器件的通态压降造成的整流电压的损失。倍流整流能够减少整流元件的直流电压降，但整流回路中仍一个导通着的二极管。如果输出电压比较高，这个压降比输出小得多，是不会造成很大的不良影响的。但在一些输出电压很低、输出电流又很大的场合，即使二极管的导通压降仅有零点几伏也会造成很大的功率损耗。因此寻找一种导通压降小的整流器件对降低电源的供耗是非常有利的。低电压的MOSFET的导通压降比二极管要低得多，用来做整流器件可以达到上述目的。逆变电路开关电源中的一个重要的环节是把工频整流后得到的直流电由电子开关变换成负载需要的直流电。实现这种变换可以有不同的电路结构。一些小功率的开关电源是通过单端式DC-DC变换器来实现的，如第四章介绍的单端正激、单端反激式直流变换器，属于斩波器的内容。这类电路没有专门的，而高频整流电路也属于DC-DC变换器的一部分。但多数开关电源的主电路中，工频整流滤波之后有一个逆变电路，将高压直流电能变换成高频、高压交流电能，然后在对其进行降压和整流最终得到负载所需的直流电压。开关电源中常用的逆变电路的形式为半桥式、全桥式、推挽式，如图
开关电源_逆变电路
开关电源 -
1、开关：电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态2、高频：电力电子器件工作在高频而不是接近工频的3、直流：开关电源输出的是直流而不是
开关电源 -
开关电源大致由主电路、&&开关电源控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。1、主电路冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。2、控制电路一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。3、检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。4、辅助电源实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。
开关电源 -
开关电源 -
开关电源的优点：1、功耗小，效率高。在开关电源电路中，晶体管V在激励信号的激励下，它交替地工作在导通-截止和截止-导通的开关状态，转换速度很快，频率一般为50kHz左右，在一些技术先进的国家，可以做到几百或者近1000kHz.这使得开关晶体管V的功耗很小，电源的效率可以大幅度地提高，其效率可达到80%.2、体积小，重量轻。从开关电源的原理框图可以清楚地看到这里没有采用笨重的工频变压器。由于调整管V上的耗散功率大幅度降低后，又省去了较大的散热片。由于这两方面原因，所以开关电源的体积小，重量轻。3、稳压范围宽。从开关电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的，输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来进行补偿。这样，在工频电网电压变化较大时，它仍能够保证有较稳定的输出电压。所以开关电源的稳压范围很宽，稳压效果很好。此外，改变占空比的方法有脉宽调制型和频率调制型两种。开关电源不仅具有稳压范围宽的优点，而且实现稳压的方法也较多，设计人员可以根据实际应用的要求，灵活地选用各种类型的开关电源。滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少。开关电源的工作频率目前基本上是工作在50kHz,是线性稳压电源的1000倍，这使整流后的滤波效率几乎也提高了1000倍；即使采用半波整流后加电容滤波，效率也提高了500倍。在相同的纹波输出电压下，采用开关电源时，滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的1/500~1/1000.电路形式灵活多样，有自激式和他激式，有调宽型和调频型，有单端式和双端式等等，设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足不同应用场合的开关电源。开关稳压电源缺点：开关稳压电源的缺点是存在较为严重的开关干扰。开关稳压电源中，功率调整开关晶体管V工作在开关状态，它产生的交流电压和电流通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重地影响整机的正常工作。此外由于开关稳压电源振荡器没有工频变压器的隔离，这些干扰就会串入工频电网，使附近的其他电子仪器、设备和家用电器受到严重干扰。目前，由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距，因而造价不能进一步降低，也影响到可靠性的进一步提高。所以在我国的电子仪器以及机电一体化仪器中，开关稳压电源还不能得到十分广泛的普及及使用。特别是对于无工频变压器开关稳压电源中的高压电解电容器、高反压大功率开关管、开关变压器的磁芯材料等器件，在我国还处于研究、开发阶段。在一些技术先进国家，开关稳压电源虽然有了一定的发展，但在实际应用中也还存在一些问题，不能十分令人满意。这暴露出开关稳压电源的又一个缺点，那就是电路结构复杂，故障率高，维修麻烦。对此，如果设计者和制造者不予以充分重视，则它将直接影响到开关稳压电源的推广应用。当今，开关稳压电源推广应用比较困难的主要原因就是它的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高。
开关电源 -
& 由于开关电源的输入部分工作在高压，大电流的状态下，故障率最高，如高压大电流整流二极管，滤波电容，开关功率管等较易损坏。其次就是输出整流部分的整流二极管，保护二极管，滤波电容，限流电阻等较易损坏；再就是脉宽调制控制器的反馈部分和保护部分。& 下面就对开关电源常见故障产生的原因作一分析及如何排除这些故障的维修方法。一．&保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明开关电源的内部电路存在短路或过流的故障。由于开关电源工作在高，大电流的状态下，直流滤波和变换振荡电路在高压状态工作时间太长，电压变化相对大。电网电压的波动，浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管，高压滤波电解电容，开关功率管，UC3842本身及外围元器件等。检查一下这些元器件有无击穿，开路，损坏，烧焦，炸裂等现象。维修方法：首先仔细查看电路板上面的各个元件，看是否在这些元件的外表有没有被烧糊,&有没有电解液溢出，闻一闻有没有异味。经看，闻之后，再用万用表进行检查。首先测量一下电源输入端的电阻值，若小于200K，则说明后端有局部短路现象，然后分别测量四只整流二极管正，反向电阻和两个限流的阻值，看其有无短路或烧坏；然后再测量一下电源滤波电容是否能进行正常充放电，再就测量一下开关功率管是否击穿损坏，以及UC3842本身，及周围元件是否击穿，烧坏等。需要说明的一点是：因是在路测量，有可能会使测量结果有误，造成误判。因此必要时可把元器件焊下来再进行测量。如果仍然没有上述情况则测量一下输入电源线及输出电源线是否内部短路。一般情况下，熔断器熔断故障，整流二极管，电源滤波电容，开关功率管，UC3842是易损件，损坏的概率可达95%以上，一般着重检查一下这些元器件，就可很容易排除此类故障。二．&无直流电压输出或电压输出不稳定如果保险丝是完好的，在有负载的情况下，各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的：电源中出现开路，短路现象，过压，过流保护电路出现故障，振荡电路没有工作，电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。维修方法：首先，用万用表测量一下高频次级的各个元器件是否有损坏。在排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后，然后在测量各输出端的直流电压，如果这时输出仍为零，则可以肯定是电源的控制电路出了故障。控制电路的两部分是集成开关电源控制器和过压保护电路。最后用万用表静态测量高频滤波电路中整流二极管及低压滤波电容是否损坏。如果确实相关的元件损坏，在更换好新的完好的元件后，开机测试，一般故障即可排除。需要说明的是：电源输出线断线或开焊，虚焊也会造成这种故障。在维修时应注意这一点。三．&电源负载能力差电源负载能力差是一个常见的故障，一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中，主要原因是各元器件老化，开关管的工作不稳定，没有及时进行散热等。此外还有稳压二极管发热漏电，整流二极管损坏等。维修方法：用万用表着重检查一下稳压二极管，高压滤波电容，限流电阻有无变质等再仔细检查一下电路板上的所有焊点是否开焊，虚接等。把开焊的焊点重新焊牢，更换变质的元器件，一般故障即可排除。四．&无直流电压输出，但保险丝完好这种现象说明开关电源未工作，或者工作后进入了保护状态。维修方法：首先应判断一下开关电源的主控芯片UC3842是否处在工作状态或已经损坏。判断方法是这样的：加电测UC3842的第7脚对地电压，若测第8脚有+5V电压，1，2，4，6脚也有不同的电压，则说明电路已起振，UC3842基本正常；若7脚电压低，其余管脚无电压或不波动，则UC3842已损坏。UC3842芯片损坏最常见的是6，7脚对地击穿，5，7脚对地击穿和1，7脚对地击穿。如果这几只脚都为击穿，而开关电源还是不能正常启动，则UC3842必坏，应直接更换。若判断芯片未坏，则就着重检查开关功率管的栅极（G极）的限流是否开焊，虚接，变值，变质以及开关功率管本身是否性能不良。除此之外，电源输出线也有可能断线或接触不良也会造成这种故障。因此在维修时也应注意检查一下。五．有直流电压输出，但输出电压过高这种故障往往来自于稳压取样和稳压控制电路出现故障所致。在开关电源中，直流输出、取样、误差取样放大器（如LM324，LM358等）、光耦合器（PC817）、电源控制芯片(UC3842)等电路共同构成了一个闭合的控制环路，任何一处出问题都会导致输出电压升高。维修方法：由于开关电源中有过压保护电路，输出电压过高首先会使过压保护电路动作。因此对于这种故障的维修，我们可以通过断开过压保护电路，使过压保护电路不起作用，在这时，测量开机瞬间的电源主。如果测量值比正常值高出IV以上，说明输出电压过高。我们应着重检查取样电阻是否变值或损坏，精密稳压放大器(TL431)或光耦合器（PC817）性能不良，变质或损坏；其中精密稳压放大器(TL431)极易损坏，我们可用下述方法对精密稳压放大器(TL431)作出好坏的判别：将TL431的参考端(Ref)与它的阴极（Cathode）相连，串10k的电阻，接入5V电压，若阳极（Anode）与阴极之间为2.5V，并且等待片刻还仍然为2.5V，则为好管，否则为坏管。六．有直流电压输出，但输出直流电压过低对于这种故障现象，根据维修经验可知，除稳压控制电路会引起输出电压过低外，还有一些原因会引起输出电压过低，主要有以下几点:1.电源负载有短路故障。此时，应断开开关电源电路的所有负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。若断开负载电路电压输出正常，说明是负载过重；若仍不正常，说明开关电源电路有故障。2.输出电压端整流二极管、滤波电容失效等，可以通过代换法进行判断。3.开关功率管的性能下降，必然导致开关管不能正常导通，使电源的内阻增加，带负载能力下降。4.开关功率管的源极（S极），通常接一个阻值很小，但功率很大的电阻，作为过流保护检测电阻，此电阻的阻值一般在0.2到0.8之间。此电阻如变值或开焊，接触不良也会造成输出电压过低的故障。5.高频变压器不良，不但造成输出电压下降，还会造成开关功率管激励不足从而屡损开关管。6.&高压直流滤波电容不良，造成电源带负载能力差，一接负载输出电压便下降。7.输出线接触不良，有一定的接触电阻，造成输出电压过低。8.电网电压是否过低。虽然开关电源在低压下仍然可以输出额定的电压值，但当电网电压低于开关电源的最低电压限定值时，也会使输出电压过低。维修方法：对于这种故障我们可以根据以上故障原因，来逐一进行排查。但在实际维修时，可根据实际情况来进行排查，不一定要逐一排查。首先用万用表检查一下高压直流滤波电容是否变质，容量是否下降，能否正常充放电。如无以上现象，则测量一下开关功率管的栅极（G极）的限流电阻以及源极（S极）的过流保护检测电阻是否变值，变质或开焊，接触不良。经判别后，若无问题，我们就检查一下高频变压器的铁芯是否完好无损。因在日常生活使用中，不可避免的重摔或重幢，使高频的铁芯损坏。使高频变压器的磁通量，磁感应强度，以及磁路等都会受到很大的影响，造成传输的效率，能量将会大打折扣。由于高频变压器为了减小涡流，增大高频交流电的传输效率，它的铁芯是用软磁铁氧体制作而成的。这种磁性材料具有高的导磁率，但质脆，易碎。因此它的损坏率也是很高的。因此在维修时千万不要忘了检查此处，以免走弯路。除此之外还有可能就是输出滤波电容容量降低，甚至失容或开焊，虚接；电源输出限流电阻变值或虚接，电源输出线虚接等。在实际维修时，这些因素都不要放过，都应检查一下，以保证万无一失。七．&散热风扇不转这种故障原因主要是由于控制风扇的三极管（）损坏，或者本身损坏或风叶被杂物卡住。但有些开关电源中采用的是智能散热，对于采用这种方式散热的开关，热敏电阻损坏的概率是很大的。维修方法：首先用万用表测量一下控制风扇的三极管是否损坏，若测得此管未损坏那就有可能是风扇本身损坏。可以把风扇从电路板上拔下来，另外接上一个12V的直流电（注意正负极），看是否转动，并看有无异物卡住。若摆动几下风扇的电线，风扇就转动，则说明电线内部有断线或接头接触不良。若仍不转动，则风扇必坏。对于采用智能散热的开关电源来说，除按上述检查外，还应检查一下热敏电阻是否不良或损坏，开焊等。但要注意此热敏电阻为负温度系数的热敏电阻，更换时应注意。
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人们在开关电源技术领域是边开发相关电力器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位的增长率向着轻、小、薄、低、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。 DC/DC变换开关电源DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其具体的电路由以下几类： （1）——降压斩波器，其输出平均U0小于输入电压Ui，极性相同。 （2）Boost——升压斩波器，其输出平均电压U0大于输入电压Ui，极性相同。 （3）Buck－Boost电路——降压或升压斩波器，其 输出平均电压U0大于或小于输入Ui，极性相反，电感传输。 （4）Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，传输。 当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为(6.2、10、17)W/cm3，效率为（80～90）％。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源RM系列，其开关频率为（200～300)kHz，功率密度已达到27W/cm3，采用同步整流器（MOS?FET代替肖特基二极管），使整个电路效率提高到90％。 AC/DC变换 开关电源AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，流由负载返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大开关使得电源工作损耗增大，限制了AC/DC模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。 AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单相、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。
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开关电源开关电源在输入抗干扰性能上，由于其自身电路结构的特点（多级），一般的输入干扰如浪涌电压很难通过，在输出稳定度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优势，其输出电压稳定度可达(0.5～1）％。开关电源模块作为一种电力电子集成器件，在选用中应注意以下几点：
输出电流的选择因开关电源工作效率高，一般可达到80％以上，故在其输出的选择上，应准确测量或计算用电的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能比，通常输出计算公式为： Is=式中：Is—开关电源的额定输出；If—用电设备的最大吸收电流； K—裕量系数，一般取1.5～1.8； 接地开关电源比线性电源会产生更多的干扰，对共模干扰敏感的用电，应采取接地和屏蔽措施，按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制，开关电源均采取EMC电磁兼容措施，因此开关电源一般应带有EMC电磁兼容滤波器。如利德华福技术的HA系列开关电源，将其FG端子接大地或接用户机壳，方能满足上述电磁兼容的要求。 保护电路开关电源在设计中必须具有过流、过热、短路等保护功能，故在设计时应首选保护功能齐备的开关电源模块，并且其保护电路的参数应与用电设备的工作特性相匹配，以避免损坏用电设备或开关电源。
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良好的开关电源必须符合所有功能规格、保护特性、安全规范（如UL、CSA、VDE、DEMKO、SEMKO，长城等等之耐压、抗燃、、接地等安全规格）、能力（如FCC、CE等之传导与幅射干扰）、可靠性（如老化寿命测试）、及其他之特定需求等。出厂前要对以下项目测试；开关电源输出电压调整； ；&；综合调整率；输出涟波及杂讯；输入功率及；动态负载或暂态负载；电源良好/失效；起动及保持时间；
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1&描述输入电压影响输出电压的几个指标形式&⑴　稳压系数①&绝对稳压系数K表示负载不变时，稳压电源输出直流电压变化量△Uo与输入电网电压变化量△Ui之比，即K=△Uo/△Ui。②&相对稳压系数S表示负载不变时，稳压器输出直流电压Uo的相对变化量△Uo/Uo与输入电网Ui的相对变化量△Ui/Ui之比，即S=△Uo/Uo&/&△Ui/Ui。⑵　电网调整率表示输入电网电压由额定值变化+/-10%时，稳压电源输出电压的相对变化量，有时也以绝对值表示。⑶&电压稳定度负载电流保持为额定范围内的任何值，输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化△Uo/Uo(百分值)，称为稳压器的电压稳定度。2&负载对输出电压影响的几种指标形式⑴&负载调整率(也称电流调整率)在额定电网电压下，负载电流从零变化到最大值时，输出电压的最大相对变化量，常用百分数表示，有时也用绝对变化量表示。⑵　&输出电阻(也称等效内阻或内阻)在额定电网电压下，由于负载变化△IL引起输出电压变化△Uo，则输出电阻为Ro=|△Uo/△IL|Ω。3&纹波电压的几个指标形式⑴&最大纹波电压在额定输出电压和负载电流下，输出纹波(包括噪声)的绝对值的大小，通常以峰值或有效值表示。⑵&纹波系数Y(%)在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比，即Y=Umrs/Uo&x100%。⑶&纹波电压抑制比在规定的纹波频率(例如50HZ)下，输入电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比，即：纹波电压抑制比=Ui~/Uo~&。4&电气安全要求⑴&电源结构的安全要求①&空间要求UL、CSA、VDE安全规范强调了在带电部分之间和带电部分与非带电金属部分之间的表面、空间的距离要求。UL、CSA要求：极间电压大于等于250VAC的高压导体之间，以及高压导体与非带电金属部分之间(这里不包括导线间)，无论在表面间还是在空间，均应有0.1吋的距离；VDE要求交流线之间有3mm的徐变或2mm的净空间隙；IEC要求：交流线间有3mm的净空间隙及在交流线与接地导体间的4mm的净空间隙。另外，VDE、IEC要求在电源的输出和输入之间，至少有8mm的空间间距。②&电介质实验测试方法打高压：输入与输出、输入和地、输入AC两级之间。③&漏电流测量漏电流是流经输入侧地线的，在开关电源中主要是通过静噪滤波器的旁路电容器泄露电流。UL、CSA均要求暴露的不带电的金属部分均应与大地相接，漏电流测量是通过将这些部分与大地之间接一个1.5kΩ的电阻，其漏电流应该不大于5毫mA。VDE允许用1.5kΩ的电阻与150nPF电容并接，并施加1.06倍额定使用电压，对数据处理设备，漏电流应不大于3.5mA，一般是1mA左右。④&绝缘电阻测试VDE要求：输入和低电压输出电路之间应有7MΩ的电阻，在可接触到的金属部分和输入之间，应有2MΩ的电阻或加500V直流电压持续1min。⑤&印制电路板要求使用UL认证的94V-2材料或更好的材料。⑵&对电源变压器结构的安全要求①&变压器的绝缘变压器的绕组使用的应为漆包线，其他金属部分应涂有瓷、漆等绝缘物质。②&变压器的介电强度在实验中不应出现绝缘层破裂和飞弧现象。③&变压器的绝缘电阻变压器绕组间的绝缘电阻至少为10MΩ，在绕组与磁心、、屏蔽层间施加500伏直流电压，持续1min，不应出现击穿、飞弧现象。④&变压器湿度电阻变压器必须在放置于潮湿的环境之后，立即进行绝缘和介电强度实验，并满足要求。潮湿环境一般是：相对湿度为92%(公差为2%)，温度稳定在20℃到30℃之间，误差允许1%，需在内放置至少48h之后，立即进行上述实验。此时变压器的本身温度不应该较进入潮湿环境之前测试高出4℃。⑤&VDE关于变压器温度特性的要求。⑥&UL、CSA关于变压器温度特性的要求。5&电磁兼容性试验电磁兼容性是指设备或系统在共同的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。电磁干扰波一般有两种传播途径,要按各个途径进行*价。一种是以波长较长的频带向电源线传播,给发射区以干扰的途径,一般在30MHz以下。这种波长较长的频率在附属于电子设备的电源线的长度范围内还不满1个波长，其到空间的量也很少，由此可掌握发生于电源线上的电压，进而可充分*估干扰的大小，这种噪声叫做传导噪声。当频率达到30MHz以上，波长也会随之变短。这时如果只对发生于电源线的噪声源电压进行*价，就与实际干扰不符。因此，采用了通过直接测定传播到空间的干扰波*价噪声大小的方法，该噪声就叫做辐射噪声。测定辐射的方法有按电场强度对传播空间的干扰波进行直接测定的方法和测定泄露到电源线上的功率的方法。电磁兼容性试验包括以下试验内容：①&磁场敏感度(抗扰性)设备、分系统或系统暴露在电磁辐射下不希望有的响应程度。敏感度电平越小，敏感性越高，抗扰性越差。包括固定频率、峰峰值的测试。②&静电放电敏感度具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。300PF电容充电到-15000V，通过500Ω电阻放电。可超差，但放完后要正常。测试后，数据传递、储存不能丢。③&电源瞬态敏感度包括尖峰信号敏感度(0.5μs、10μs&2倍)、电压瞬态敏感度(10%-30%，30S恢复)、频率瞬态敏感度(5%-10%，30S恢复)。④&辐射敏感度对造成设备降级的干扰场的度量。(14kHz-1GHz，电场强度为1V/M)。⑤&传导敏感度当引起设备不希望有的响应或造成其性能降级时，对在电源、控制或信号线上的干扰信号或电压的度量。(30Hz-50kHz/3V，50kHz&-400MHz/1V)。⑥&非工作状态磁场干扰包装箱4.6m,&磁通密度小于0.525μT；0.9m，0.525μT。⑦&工作状态磁场干扰上、下、左、右交流磁通密度小于0.5mT。⑧&传导干扰沿着导体传播的干扰。10kHz-30MHz,60(48)dBμV。⑨&干扰通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰。10kHz-1000MHz,&30&屏蔽室60(54)μV/m。
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开关电源开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约及保护环境方面都具有重要的意义,开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次件的损耗，并在功率铁氧体（Mn?Zn)上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式系统，可以设计成N＋1冗余电源系统，并实现并联方式的扩展。针对开关电源运行大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路，在上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。 电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展，就必须走技术创新之路，走出有中国特色的产学研联合发展之路，为我国的高速发展做出贡献。
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对电力系统危害主要有：(1)对旋转电机产生附加功率损耗和发热，并可能引起。(2)对无功补偿电容器组引起谐振或谐波电流的放大，导致电容器因过负荷或过电压而损坏；对电力电缆也会造成过负荷或过。(3)增加的损耗。当发生谐振或放大时损耗可达到相当大的程度。(4)对继电保护、自动控制装置、信息机造成误动作和干扰。(5)谐波增加电度表本身的误差，用户既吸收基波无功又吸收。谐波不仅表现为电流谐波，而且由于谐波电流对电网冲击使供电电压含有谐波，这就使得相同子网都会受到谐波的影响。
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开关电源用途
开关电源已广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、、半导体制冷制热等领域。
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开关电源的干扰及其抑制
开关电源本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作抑制开关电源本身的电磁噪声.是开发和设计开关电源的一个重要课题。简要地对开关电源电磁干扰产生、传播的机理进行了介绍，总结了几种主要的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的方法。0 引言开关电源作为电子设备的供电装置，具有体积小、重量轻、效率高等优点，在数字电路中得到了广泛的应用，然而由于工作在高频开关状态，属于强干扰源，其本身产生的干扰直接危害着电子设备的正常工作。因此，抑制开关电源本身的电磁噪声，同时提高其对电磁干扰的抗扰性，以保证电子设备能够长期安全可靠地工作，是开发和设计开关电源的一个重要课题。1 开关电源干扰的产生开关电源的干扰一般分为两大类：一是开关电源内部元器件形成的干扰;二是由于外界因素影响而使开关电源产生的干扰。两者都涉及到人为因素和自然因素。1.1&开关电源内部干扰开关电源产生的EMI主要是由基本整流器产生的高次谐波电流干扰和功率变换电路产生的尖峰电压干扰。1.1.1基本整流器基本整流器的整流过程是产生EMI最常见的原因。这是因为工频交流正弦波通过整流后不再是单一频率的电流，而变成一直流分量和一系列频率不同的谐波分量，谐波(特别是高次谐波)会沿着输电线路产生传导干扰和辐射干扰，使前端电流发生畸变，一方面使接在其前端电源线上的电流波形发生畸变，另一方面通过电源线产生射频干扰。1&1.2功率变换电路功率变换电路是开关稳压电源的核心，它产带较宽且谐波比较丰富。产生这种脉冲干扰的主要元器件为1)开关管开关管及其散热器与外壳和电源内部的引线间存在分布电容，当开关管流过大的脉冲电流(大体上是矩形波)时，该波形含有许多高频成份;同时，关电源使用的器件参数如开关功率管的存储时间，输出级的大电流，开关整流二极管的反向恢复时间，会造成回路瞬间短路，产生很大短路电流，另外，开关管的负载是高频变压器或储能电感，在开关管导通的瞬间，变压器初级出现很大的涌流，造成尖峰噪声。2)高频开关电源中的变压器，用作隔离和变压，但由于漏感的原因，会产生电磁感应噪声;同时，在高频状况下变压器层间的分布电容会将一次侧高次谐波噪声传递给次级，而变压器对外壳的分布电容形成另一条高频通路，使变压器周围产生的电磁场更容易在其他引线上耦合形成噪声。3)整流二极管二次侧整流二极管用作高频整流时，由于反向恢复时间的因素，往往正向电流蓄积的电荷在加上反向电压时不能立即消除(因载流子的存在，还有电流流过)。一旦这个反向电流恢复时的斜率过大，流过线圈的电感就产生了尖峰电压，在和其他分布参数的影响下将产生较强的高频干扰，其频率可达几十MHz。4)电容、电感器和导线开关电源由于工作在较高频率，会使低频元件特性发生变化，由此产生噪声。1.2&开关电源外部干扰开关电源外部干扰可以以“共模”或“差模”方式存在。干扰类型可以从持续期很短的尖峰干扰到完全失电之间进行变化。其中也包括电压变化、频率变化、波形失真、持续噪声或杂波以及瞬变等，干扰的类型见表1。电源干扰的类型在表1中的几种干扰中，能够通过电源进行传输并造成设备的破坏或影响其工作的主要是电快速瞬变脉冲群和浪涌冲击波，而静电放电等干扰只要电源设备本身不产生停振、输出跌落等现象，就不会造成因电源引起的对用电设备的影响。2 开关电源干扰耦合途径开关电源干扰耦合途径有两种方式：一种是传导耦合方式，另一种是辐射耦合方式。2.1&传导耦合传导耦合是骚扰源与敏感设备之间的主要耦合途径之一。传导耦合必须在骚扰源与敏感设备之间存在有完整的电路连接，电磁骚扰沿着这一连接电路从骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备，产生电磁干扰。按其耦合方式可分为电路性耦合、电容性耦合和电感性耦合。在开关电源中，这3种耦合方式同时存在，互相联系。2.1.1电路性耦合电路性耦合是最常见、最简单的传导耦合方式。其又有以下几种：1)直接传导耦合导线经过存在骚扰的环境时，即拾取骚扰能量并沿导线传导至电路而造成对电路的干扰。2)共阻抗耦合由于两个以上电路有公共阻抗，当两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗上形成的电压就会影响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。形成共阻抗耦合骚扰的有电源输出阻抗、接地线的公共阻抗等。2&1.2电容性耦合电容性耦合也称为电耦合，由于两个电路之生的尖峰电压是一种有较大幅度的窄脉冲，其频间存在寄生电容，使一个电路的电荷通过寄生电容影响到另一条支路。2.1.3&电感性耦合电感性耦合也称为磁耦合，两个电路之间存在互感时，当干扰源是以电源形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。2.2&辐射耦合通过辐射途径造成的骚扰耦合称为辐射耦合。辐射耦合是以电磁场的形式将电磁能量从骚扰源经空间传输到接受器。通常存在4种主要耦合途径：天线耦合、导线感应耦合、闭合回路耦合和孔缝耦合。2.2.1&天线与天线间的辐射耦合在实际工程中，存在大量的天线电磁耦合。例如，开关电源中长的信号线、控制线、输入和输出引线等具有，能够接收电磁骚扰，形成天线辐射耦合。2.2.2&电磁场对导线的感应耦合开关电源的电缆线一般是由信号回路的连接线、级回路的供电线以及地线一起构成，其中每一根导线都由输入端阻抗、输出端阻抗和返回导线构成一个回路。因此，电缆线是内部电路暴露在机箱外面的部分，最易受到骚扰源辐射场的耦合而感应出骚扰电压或骚扰电流，沿导线进入设备形成辐射骚扰。2.2.3&电磁场对闭合回路的耦合电磁场对闭合回路的耦合是指回路受感应最大部分的长度小于波长的1/4。在辐射骚扰电磁场的频率比较低的情况下，辐射骚扰电磁场与闭合回路的电磁耦合。2.2.4&电磁场通过孔缝的耦合电磁场通过孔缝的耦合是指辐射骚扰电磁场通过非金属设备外壳、金属设备外壳上的孔缝、电缆的编织金属屏蔽体等对其内部的电磁骚扰。3 抑制干扰的一些措施形成电磁干扰的三要素是骚扰源、传播途径和受扰设备。因而，抑制电磁干扰也应该从这三方面人手，采取适当措施。首先应该抑制骚扰源，直接消除干扰原因;其次是消扰源和受扰设备之间的耦合和辐射，切断电磁干扰的传播途径;第三是提高受扰设备的抗扰能力，减低其对噪声的敏感度。目前抑制干扰的几种措施基本上都是用切断电磁骚扰源和受扰设备之间的耦合通道。常用的方法是屏蔽、接地和滤波。1)采用屏蔽技术可以有效地抑制开关电源的电磁辐射干扰，即用电导率良好的材料对电场进行屏蔽，用磁导率高的材料对磁场进行屏蔽。屏蔽有两个目的，一是限制内部辐射的电磁出，二是防止外来的辐射干扰进入该内部区域。其原理是利用屏蔽体对电磁能量的反射、吸收和引导作用。为了抑制开关电源产生的辐射，电磁骚扰对其他电子设备的影响，可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩，然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体，就能对电磁场进行有效的屏蔽。2)所谓接地，就是在两点间建立传导通路，以便将电子设备或元器件连接到某些叫作“地”的参考点上。接地是开关电源设备抑制电磁干扰的重要方法，电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。在电路系统设计中应遵循“一点接地”的原则，如果形成多点接地，会出现闭合的接地环路，当磁力线穿过该环路时将产生磁感应噪声。实际上很难实现“一点接地”，因此，为降低接地阻抗，消除分布电容的影响而采取平面式或多点接地，利用一个导电平面作为参考地，需要接地的各部分就近接到该参考地上。为进一步减小接地回路的压降，可用旁路电容减少返回电流的幅值。在低频和高频共存的电路系统中，应分别将低频电路、高频电路、功率电路的地线单独连接后，再连接到公共参考点上。3)滤波是抑制传导干扰的有效方法，在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用。EMI滤波器作为抑制电源线传导干扰的重要单元，可以抑制来自电网的干扰对电源本身的侵害，也可以抑制由开关电源产生并向电网反馈的干扰。在滤波电路中，还采用很多专用的滤波元件，如器、器、铁氧体磁环，它们能够改善电路的滤波特性。恰当地设计或选择滤波器，并正确地安装和使用滤波器，是抗干扰技术的重要组成部分。选择滤波器时要注意以下几点：(1)明确工作频率和所要抑制的干扰频率，如两者非常接近，则需要应用频率特性非常陡峭的滤波器，才能把两种频率分开;(2)保证滤波器在高压情况下能够可靠地工作;(3)滤波器连续通以最大额定电流时，其温升要低，以保证在该额定电流连续工作时，不破坏滤波器中元件的工作性能;(4)为使工作时的滤波器频率特性与设计值相符合，要求与它连接的信号源阻抗和负载阻抗的数值等于设计时的规定值：(5)滤波器必须具有屏蔽结构，屏蔽箱盖和本体要有良好的电接触，滤波器的电容引线应尽量短，最好选用短引线低电感的穿心电容;(6)要有较高的工作可靠性，因为作防护电磁干扰用的滤波器，其故障往往比其他元器件的故障更难找。安装滤波器时应注意以下几点：(1)电源线路滤波器应安装在离设备电源人口尽量靠近的地方，不要让未经过滤波器的电源线在设备框内迂回;(2)滤波器中的电容器引线应尽可能短，以免因引线感抗和容抗在较低频率上谐振;(3)的接地导线上有很大的短路电流通过，会引起附加的电磁辐射，故应对滤波器元件本身进行良好的屏蔽和接地处理;(4)滤波器的输人和输出线不能交叉，否则会因滤波器的输入和输出电容耦合通路引起串扰，从而降低滤波特性，通常的办法是输入和输出端之间加隔板或屏蔽层。根据共模干扰产生的原理，实际应用时常采用以下几种抑制方法:(1)优化电路元器件布置，尽量减少寄生、糯合电容。(2)延缓开关的开通、关断时间，但这与开关电源高频化的趋势不符。(3)应用缓冲电路，减缓dvldt的变化率。变换器中的电流在高频情况下作开关变化，从而在输人、输出的滤波电容上产生很高的dvl巾，即在滤波电容的等效电感或阻抗上感应出干扰电压，这时就会产生常模干扰。故选用高质量的滤波电容(等效电感或阻抗很低)可以降低常模干扰。辐射干扰又可分为近场干扰[测量点与场源距离&λ/6(λ为干扰电磁波波长)]和远场干扰(测量点与场源距离&λ/6)。由麦克斯韦电磁场理论可知，导体中变化的电流会在其周围空间产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场。两者都遵循麦克斯韦方程式。而这一变化电流的幅值和频率决定了产生的大小以及其作用范围。在辐射研究中天线是电磁辐射源，在开关电源电路中，主电路中的元器件、连线都可以认为是天线，可以应用电偶极子和磁偶极子理论来分析。分析时，二极管、开关管、电容等可看成电偶极子;电感线圈可以认为是磁偶极子，再以相关的电磁场理论进行综合分析就可以了。需要注意的是，不同支路的电流相位不一定相同，在磁场计算时这一点尤其重要。相位不同，一是因为干扰从干扰源传播到测量点存在时延作用(也称);二是因为元器件本身的特性导致相位不同。如电感中电流相位比其他元器件要滞后。迟滞效应引起的相位滞后是信号频率作用的结果，仅在频率很高时作用才较明显(如GHz级或更高);对于功率电子器件而言，频率相对较低，故迟滞效应作用不是很大。在开关电源产生的两类干扰中，传导干扰由于经电网传播，会对其他电子设备产生严重的干扰，往往引起更严重的问题。常用的抑制方法有缓冲器法，减少搞合路径法，减少寄生元件法等。近年来，随着对电子设备电磁干扰的限制越来越严格，又出现了一些新的抑制方法，主要集中在新的控制方法与新的无源缓冲电路的设计等几个方面。a.调制频率控制干扰是根据开关频率变化的，干扰的能量集中在这些离散的开关频率点上，所以很难满足抑制电磁干扰(EMI)的要求。通过将开关信号的能量调制分布在一个很宽的频带上，产生一系列的分立，则干扰频谱可以展开，干扰能量被分成小份分布在这些分立频段上，从而更容易达到EMI标准。调制频率控制就是根据这种原理实现对开关电源电磁干扰的抑制。最初人们采用随机频率控制，其主要思想是在控制电路中加入一个随机扰动分量，使开关间隔进行不规则变化。则开关噪声频谱由原来离散的尖峰脉冲噪声变成连续分布噪声，其峰值大大下降。具体办法是，由脉冲发生器产生两种不同占空比的脉冲，再与电压放大器产生的误差信号进行采样选择产生最终的控制信号。但是，随机频率控制在开通时基本上采用PWM控制的方法，在关断时才采用随机频率，因而其调制干扰能量不便控制，抑制干扰的效果不是很理想。而最新出现的调制频率控制很好地解决了这些问题，其原理是，将主开关频率进行调制，在主频带周围产生一系列的边频带，从而将噪声能量分布在很宽的频带上，降低了干扰。这种控制方法的关键是对频率进行调制，使开关能量分布在边频带的范围，且幅值受β的影响(调制系数β=△f/fm，△f为相邻边频带间隔，fm为调制频率)，一般β越大调制效果越好。b.无源缓冲电路设计开关变换器中的电磁干扰是在开关管开关时刻产生的。以整流二极管为例，在开通时，其导通电源不仅引起大量的开通损耗，还产生很大的dvl巾，导致电磁干扰;而在关断时，其两端的电压快速升高，有很大的dvl巾，从而产生电磁干扰。缓冲电路不仅可以抑制开通时的dvldt、限制关断时的dvl白，还具有电路简单、成本较低的特点，因而得到广泛应用。但是传统的缓冲电路中往往采用有源辅助开关，电路复杂不易控制，并有可能导致更高的电压或电流应力，降低了可靠性。因此许多新的无源缓冲器应运而生。4 结语开关电源产生电磁干扰的因素还有很多，抑制电磁干扰还有大量的工作要做。全面抑制开关电源的各种噪声将使开关电源更加安全可靠地运行。
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