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1、开关电源基础讲座,长旭科技电源知识内部培训资料,什么是电源？ 电源是提供电压的装置。 把其他形式的能转换成电能的装置叫做电源。 电源的分类？ 电源按照转换的主要方式，可以分为线性电源、开关电源等等。 什么是开关电源？ 开关电源是一个能量转换器，作为电源的功率器件工作在开关状态（开关管、电感、高频 变压器、电容、整流二极管）开或关状态，其特点是频率高、功耗低、工作效率高、体积小、输入范围宽(Switching Regulator - A switching circuit that operates in a closed loopsystem to regulate the power sup
2、ply output)通过闭环系统调节，使输出电压保持稳定。,开关电源的概念,开关电源的概念,开关电源（swichingmode power supply） 开关电源因为体积小、效率高已经充斥了我们的日常生活，从移动电话的充电器，到我们的彩电、音像供电电源；从路边的霓虹灯，到车站的电子显示牌，这些都用到了开关电源；从我们的台式计算机，到便携笔记本电脑等等，这些都离不开开关电源。 当然开关电源的输入并不限于是交流（AC/DC电源），还可以是直流（DC/DC电源和DC/AC电源）。开关电源交流输入电压范围比较宽，可以从几十伏到上千伏。就目前而言，开关电源的控制方式有两种：脉宽调制和频率调制（Pul
3、se Frequency Modulation PFM）。脉宽调制（Pulse Width ModulationPWM）方式比较常见。,按转换方式分类： AC-DC 整流 交流转直流 DC-DC 斩波 直流转直流 DC-AC 逆变 直流转交流 AC-AC 交流转交流,开关电源的分类,按变换拓扑来分： BUCK拓扑（降压） BOOST拓扑（升压） 单端反激拓扑 单端正激拓扑 推挽拓扑 半桥拓扑 全桥拓扑,开关电源的电路组成,开关电源里的一些名词解释,有功功率（Acitive power):电能转换成其他能量所消耗的功率，单位为 瓦（W），用P表示。 2.无功功率(Unactive power):
4、没有消耗功率，只是能量在电感和电容之间转换的功率部分，单位为VAR，用Q表示。 3.视在功率(Aparent power):指的是交流输入功耗，也叫表观功率，其单位是VA，用S表示。S2=P2+Q2 4.功率因素(Power factor):有功功率与视在功率的比值，它表示交流电转化成其他能量的能力。用PF表示。功率因数P/S。 5.输入功率(Input power)：输入电压输入电流。此产生的是有功功率。用PIN表示。,开关电源里的一些名词解释,6.输出功率(Nominal output power)：输出电压输出电流。此产生的是有功功率。用Pout表示。 7.效率（Efficiency）：
5、由于电源在工作中，有部分电能转换成热量损耗掉了。转换效率就是输出功率除以输入功率的百分比（=Pout/Pin)。用表示。 8.PFC（Power Factor Correction）：即“功率因数校正”，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式 PFC）。 9.功率因数与转换效率的区别：尽管功率因数和转换效率都是指电源的利用率，但区别却很大。简单的说，功率因数产生的损耗是电力部门负担，而转换效率的损耗是用户自己负担。可以看得出来，功率因数是对国家电网的保护。 10.总谐波失真（T
6、otal Harmonic Distortion）：总谐波失真是指用信号源输入时，输出信号比输入信号多出的额外谐波成分。用百分比来表示。用THD表示。,开关电源里的一些名词解释,11.浪涌电流： 浪涌电流指电源接通瞬间，流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。电源应该限制AC开关、整流桥、保险丝、EMI滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路，AC输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。 12.空载： 输出端不接任何负载称为负载。,开关电源的主要指标,无故障运行时间 这是开关电源最重要的指标，衡量了开关电源的工作可靠性。一般说的是开关电源平均无故障运
7、行间隔时间越长约好。 工作效率 输出功率与输入功率的比值就是开关电源的工作效率，衡量开关电源在变换过程中所产生的损耗，对于目前我们的代理的芯片工作效率在80%以上。 电压调整率 指在负载保持不变的情况下，输出电压变化与单位输出电源和输入电压变化量的百分比。Sv（V0V0 Vi）。该参数表示了电源的稳压特性。,开关电源的主要指标,输出纹波（峰峰值） 这个指标衡量了开关电源的电磁兼容性，纹波越小越好。一般小于输出电压的百分之三毫伏，例如对于53.5V电压来说，输出纹波就位150毫伏。 负载调整率 指的是输出负载变化时，引起的输出电压的变化。 SL（V0V0 ）。 EMC（Electro Magne
8、tic Compatibility） 电磁兼容性,是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。,基本参数指标,关于EMC,EMC 包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是电磁干扰和电磁抗干扰。 EMI，电磁干扰度，描述电子、电气产品的正常工作。 EMI又包括传导干扰CE（conduction emission）和辐射干
9、扰RE(radiation emission)以及谐波harmonic。 EMS，电磁抗干扰度，描述一电子或电气产品是否会受其周围环境或同一电气环境内其它电子或电气产品的干扰而影响其自身的正常工作。 EMS又包括静电抗干扰ESD，射频抗扰度RS，电快速瞬变脉冲群抗扰度EFT，浪涌抗扰度Surge，电压暂降抗扰度Voltage DIP and Interrupt，等等相关项目。,电磁兼容标准的内容,电磁兼容标准,干扰发射,敏 感 度,传 导,辐 射,传 导,辐 射,信号/控制线,天线端口,电 场,磁 场,电源线/信号线,射频,瞬态,天线端口,电 场,磁 场,静 电放电,传导实验室,传导测试报告,
10、辐射实验室,辐射测试报告,开关电源的保护功能,CC(Constant current) :恒流模式，适用于LED驱动 CV(Constant Voltage）:恒压模式 过电压保护(OVP) 开关电源的输出电压一般不会超出正常范围，但是一旦超出正常范 围，那么可能会对设备造成损坏。所以开关电源整流器设有输出过 压保护，一旦输出电压超过设定值，那么开关电源会将输出闭锁。通过 降低输出电流来实现。,开关电源的保护功能,输入过欠压保护 输入过欠压保护指的是在交流电压过高或过低时关闭电源输出，此关 闭是可以自动恢复的，一旦条件满足，开关电源会自动开始工作的。过 压保护是避免在输入电压高的时候，因功率开
11、关管工作，而引起其损坏； 欠压保护是避免在输入电压低的时候，因输入电流过大，而造成输入器件 （整流桥、开关管、变压器）通过电流超过额定值而损坏，另外也是保证 整流器工作在最佳状态。,开关电源的保护功能,限流保护(OCP) 开关电源的限流是通过降低输出电压来实现的，这种保护电路一般设 在开关电源的付边。其限流的作用，就是保证开关电源输出功率不超过额 定值而损坏，提高可靠性。 短路保护 短路保护检测原边的电流，一般采用控制芯片自带的电流检测电路来进 行，短路保护响应速度快，通过封锁开关管驱动脉冲来达到限流的目的。短 路保护是开关电源必须具备的最基本。,例题,假如有一开关电源问CV模式，恒 压输出5
12、0V，限流1A，请问，负载带载10欧时，输出电流为多少A？输出电压为多少？带载为100欧时，输出电流为多少A？输出电压为多少V？不带负载的时候输出电压又为多少？ 解：该模式为CV限流模式 IOUT=U/R=50/10=5A 5A1A 输出电流限制在1A，输出电压=110=10V,开关电源的保护功能,过热保护（Overheating protection) 开关电源工作时会产生一定的热量，如果这些热量不释放出去或没有达到发热和散热平衡，那么开关电源的内部的温度会上升。此时如果没有保护，那么会造成功率器件过热而损坏。过热保护是指当温度达到一定程度时电源降半载工作，甚至不工作，直至温度正常。这种保护
13、是可以自恢复的。 当然过热保护并不能完全保护所有元器件，所以我们要尽量保证环境温度在合适范围。,认证标准的那些事,CE认证 制造商打开并进入欧洲市场的护照（Conformite Europeenne) UL认证 美国UL认证机构（Underwriters Laboratories Inc. ） CSA认证 加拿大标准协会（Canadian Standards Association ） 3C认证 中国强制性产品认证制（China Compulsory Certification） ISO9000认证 ROHS指令 无铅指令,EMC常用标准,通用标准将环境分为2类A类，B类 A类：（工业标准）有
14、工业、科学和医疗设备（指GB4824中的ISM设备）；有大的电感或电容负载频繁接通或断开；大电流并伴有强磁场 B类：（居民区、商业区及轻工环境）如居民楼群、商业零售网点、商业大楼、公共娱乐场所、户外场所。,常用,基础,EMC,标准,A/B类,安规标准,漏电流,抗电强度,安规标准,爬电距离,温度,安规标准,爬电距离 指沿绝缘表面测得的两个导电零件与设备界面之间的最短距离，强调爬电距离是为了防止器件之间或器件与地之间打火威胁人身安全。 抗电强度 指在交流输入线之间或交流输入与机壳之间将零电压增加到1500VAC或2200VDC不击穿或打电弧。 漏电流 通过隔离变压器在电源的火线和零线与易触及的金属
15、之间串接电流表，开关电源的漏电流在260VAC输入不超过3.5mA。 温度 安规对电子器件的要求很严，并要求材料有阻燃性，开关电源的内部温升不应超过65。,电源测试中比较重要的有哪些项目,负载调整率， 浪涌， 输入电压， 纹波噪音， 输出短路， 最大功率， 转换效率，,功率因数， 响应时间， 恒流/恒压特性， 谐波失真， 传导辐射， 漏电流， 高低温测试。,思考题,开关电源的输入必须是交流吗？ 什么是效率？效率代表了什么意义？ PF是什么？PF与有什么区别？ 电磁兼容包括哪几部分？在做EMC检测时，一般将环境分为几类？其中哪类检测更为苛刻？ 安规标准一般包括哪几部分？ 开关电源的反馈模式一般是指哪两种？ 开关电源的指标有哪些？各代表了什么意义？ 假如有一开关电源问CC模式，恒流输出1A，限压50V，请问，负载带载10欧时，输出电压为多少V？带载为100欧时，输出电压为多少V？,谢谢指导！,kila,
