說一下開關電源的基本要求

2021-04-24 ryder

A：開關電源就是用通過電路控制開關管進行高速的道通與截止．將直流電轉化為高頻率的交流電提供給變壓器進行變壓，從而萌生所需要的一組或多組電壓。B：開關電源就是用半導體功率器件作開關，把一種電源形態轉換為另一種電源形態。

電源是一切電子設備的動力源,是保證電子設備的基礎部件。據相關統計，電源故障約占電子設備整機故障率的40%---50%。為此，對電源非得提出一些基本要求，包括使用性能和電氣性能。

一、使用性能要求

1、高的可靠性。均勻無故障工件時間MTBF是掂量電源可靠性的緊要指標，在通用電源的標準中規定，可靠性指標MTBF大于等于3000h是最低要求。航空航天電源要求更高，現制造技術和工藝不斷成熟，MTBF可達500000h以上。折算是78.6年。

2、高的安全性。設計出的開關電源，應當符合相關標準或規范中規定的安全性能指標要求，如絕緣要求。抗電強度要求，防人身觸電要求等，以戒備在極限狀況或惡劣環境條件下，出現電源故障并危及人身或設備安全。

3、好的可維修性。均勻故障維修時間MTTR是掂量電源可維修性的緊要指標。電源出現故障時，應能用時診斷出故障現象用部位，無需使用專用工具或不需要熟練技式就能在較短時間內，排除故障、替換故障部件及模塊。一般要求MTTR小于30min。這除了要求電源有故障自診斷功能外，非得采用先進的設計、制造技術和工藝，如標準化、模塊化（如上板的驅動模塊）、電力電子集成等設計制造工藝。

4、高的功率密度。提高電源單位體積的功率容量（W/立方cm）及單位質量的功率容量（W/g），c以減少電源的體積和質量，便于用戶安裝、集成、移動及使用。實現高功率密度的關鍵是提高開關頻率、減少損耗，與此相應的要求使用低損耗功率器件、高導熱、高絕緣性能的絕緣材料，使用軟開關電路結構。

5、高性價比、低使用維修費用。

6、環境合適性要求。環境合適性要求包括工作溫度、儲存溫度范圍、環境溫度、對源電壓品質及周圍環境凈化程度等。這些要求應以符合相關標準或滿足合同要求為前提。

二、電氣性能參數

電源的電氣性能參數通常包括電源輸入特性參數、輸出特性參數以及必要的附加功能。

1、源電壓特性

（1）源電壓類型直流或交流。交流輸入時是單相或是三相。

（2）源電壓準許變化范圍。源電壓在此范圍變化時電源給保證正常工作。通常在三相輸入時取±15%的波動率。

（3）源電流。開關電源的源電流一般情況下不是正弦波，它的方均根值（有效值）是正弦波的2.12倍指出源電流是必要的，這樣可以提供用戶使用安裝相應的配電盤。

（4）源功率因素。開關電源的源電流波形與源電壓相位差的余弦與電流畸變因子的乘積即為功率因素。它反映出開關電源裝置接入電網后對電網萌生的影響程度，同時也影響開關電源的效率，一般功率因素PF大于等于0.8。

2、效率。電源的效率是指輸入功率能傳輸到輸出的程度，或且說輸出功率與輸入功率的比值。

3、源效應（電網電壓調整率）是指在額定或規定的負載范圍內，輸入電壓在規定的準許范圍內變化時，引上起電壓變化量與輸出電壓整定值之比的百分數。輸入電壓一般取波動下限。標稱值和上限三點。測量輸出電壓的變化量，則源效應CV=|VoN-Vo|/VoN*100%。式中VoN為源電壓在額定標稱值時的輸出電壓，Vo為源電壓波動時的輸出電壓。對恒流源而言，源效應是指輸出電網電壓在規定的準許范圍內變化時，引起輸出電流變化量與輸出電流設計值之比的百分數。即CC=（ΔIo/IoN）*100%。

4、負載效應（負載調整率）。是在規定的源電壓（可以是標稱源電壓，也可以是源電壓的準許下限或上限）下，負載電流從空載（也可以按產品標準規定的某一輕載）至滿載變化時，引起輸出的變化量與輸入整定值之比的百分數。

5、輸出電壓額定值。輸出電壓額定值是指在規定的輸入電壓下，滿載時整定的輸出電壓值。恒壓性能好的電源在輸出空載和滿載條件下，應當保持輸出電壓不變。不準許輸出電壓在空載時有較大的上沖，以危害供電設備。

對要求輸出電壓可調的電源產品，應當規定輸出電壓可調范圍。

6、輸出電流額定值。輸出電流額定值是指電源產品在規定輸入電壓和整定輸出電壓條件下，可輸出的最大負載電流值。該值不應當低于產品標準規定。

對要求輸出電流可調的電源產品，應當規定輸出電流可調范圍。例如（3%--100%）額定值，在調節范圍內規定的各電流基準設置點上，應當具有恒流特性。

7、輸出紋波與噪聲。開關電源的輸出紋波噪聲電壓出除了輸入整流脈動成分外，主要是開關頻率基波紋波，呈鋸齒波狀，同時還有功率開關管在導通--截止過渡狀態萌生的尖峰開關噪聲疊加在鋸齒波上，如圖1--3所示。用示波器觀察輸出紋波，當掃描頻率低時，可能只觀察到整流脈動的低頻成分。，開關頻率基波紋波低頻所調制。觀察基波紋波，掃描頻率應當與開關頻率相匹配。在產品標準中，紋波電壓可用峰--峰值VP-P或有效值VRMS表示。

8、輸入過壓保護。

9、輸入欠壓保護。

10、輸出過電壓保護。

一般情況下輸出不會出現過壓的,惟有當電源出現故障或失控時才會出現過壓現象.過壓會對設備造成危害,非得采取保護措施.通常當輸出電壓V0處于:105%<V0<115%標稱值時,電源進入保護狀態。

11、輸出欠壓保護.通常當輸出電壓<85%額定輸出電壓時,使電源進入保護.可調輸出電壓以及具有恒流限壓的電源,不設欠壓保護功能。

12、輸出過流保護.輸出過流保護是指當負載電流超過電源整定的最終大輸出電流一定倍率或當輸出短路時,電源自動進入保護狀態,或是關機,或且是恒流在一個準許的安全值內,避免電源損壞。

13、功率器件過熱保護.對IGBT而言,過熱保護溫度閥值設計在80℃±5℃是比較安全的.在電源產品設計定型實驗時,在高溫40℃±2℃的環境中,加滿載探測。

三、其它性能要求。

電磁兼容性應當符合相關標準規定要求；多個電源模塊并聯構成系統時應有均流偏差要求；當遠距離操作時，用計算機可實現遙控、遙調、遙測、遙信功能等。

名詞：

1、硬開關：指功率開關管導通時，基上電壓不為零；而在關斷時，通過的電流不為零。這樣，開關損耗大，效率低，并且限制開關頻率的提高。而提高開關頻率是逆變技術發展的緊要方向。開關頻率的提高，可以相應地減少變壓器和濾波器的體積和重量，使逆變小型化，從而大提高了逆變器的功率密度。

2、軟開關：這是相對硬開關而言的。它是指功率開關管導通時，基上電壓為零，稱為零電壓開關（ZVS）；而在關斷時，功率開關管的電流為零，稱為零電流開關（ZCS）。理想情況下，可以實現開關損耗為零。利用軟開關技術可以將開關頻率提高到幾個MHZ。