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電源是一切電子設備的心臟，沒有電源，電子設備就不可能工作。雖然市面上有很多介紹開關電源的書籍，但仍然缺少快速入門及經驗總結類的資料，所以，盡管資料豐富，但還是有很多人不知道怎樣利用。當然這篇文檔只是入門介紹，深入研究還要看其他專著。 從電網得到的交流電或由電池取得的直流電是隨環境溫度、時間和負載所變化的，它們不能直接成為電子設備所需的內部電源。電子設備由于要完成許多高級的功能，對其供電電源的精度隨環境的變化，動態響應能力，還有很多其他的指標都有非常高的要求。將電網或電池的一次電能轉換為符合電子設備要求的二次電能，這樣的變換設備就是我們這里要講的電源。 開關電源具有管耗小、效率高、穩壓范圍寬及體積小、重量輕等優點，目前已在各種電子儀器和設備、航空和宇宙飛行器、發射機、電子計算機、通訊設備和電視機、錄放像機等中得到了廣泛應用。 開關電源按變換方式可分為以下四大類： 1、AC/DC 開關電源 2、DC/DC 開關電源 3、DC/AC 逆變器 4、AC/AC 變頻器 目前只將前面兩類稱為開關電源，將后面兩類分別稱為逆變器和變頻器。 開關電源按應用方式可分為以下三大類： 1、外置電源 與設備分開放置的電源模塊或電源系統，如： 通信用一次電源模塊和系統 電力操作電源模塊和系統 手機電池充電器 筆記本電腦的Adapter 各類手提設備、便攜設備的電池充電器等等 2、內置電源 放在設備內部的電源模塊或電源系統，如： 計算機內部的SilverBox和VRM 家電（如：普通電視機、等離子電視機、液晶電視機）內部的供電電源 工業控制設備內部的電源 儀器中使用的電源 通信設備內部的電源模塊和系統 復印機、傳真機、打印機等的內部電源等等 3、板上電源 放在設備內單板上的電源模塊，如： 標準磚類電源（全磚、半磚、1/4磚、1/8磚） 非隔離POL（Point of Load 負載點）變換器 VRM（Voltage regulator module電壓調節模塊）和VRD（Voltage regulator down） 小功率SMD電源 SIP和DIP電源等等 開發一個開關電源產品所需要的基本技能： 1、認識組成開關電源的所有元器件 2、掌握各種元器件的電氣性能和電路符號 3、會自己制作各種磁芯元件 4、會正確裝配電源中的各個部分 5、了解電源各項指標的意義并掌握如何測試的方法 6、會使用儀器對裝配后的電源進行正確的調試，優化和折中 7、會對獲得的實驗結果進行分析，并進行總結 8、會從不同渠道不斷地學習電源知識并能夠和別人交流 開發一個開關電源產品所需要的專業理論知識： 1、有源PFC的拓撲分析，控制與設計 2、DC/DC功率變換器的拓撲與穩態分析 3、開關電源的功率級參數設計 4、開關電源的控制與動態分析 5、開關電源的小信號分析與設計 6、開關電源的大信號分析與設計 7、開關電源的EMI分析與設計 8、開關電源的熱分析與設計 9、開關電源的容差分析與設計 10、開關電源的各種保護技術 11、開關電源的同步整流技術 12、開關電源的模塊均流控制技術 有些技術很成熟了，只要查表或者使用現成電路或專用芯片就可以做好。EMI比較困難，因為元件特性會變化。 開關電源變壓器設計 開關電源變壓器是開關電源中的核心部件，作用有三：磁能轉換、電壓變換和絕緣隔離。由于開關變壓器的工作頻率很高，因此它的體積和重量比工頻變壓器大為縮小，同時變壓器的分布參數亦不能忽略。設計時需要考慮磁芯材料選擇，磁芯與線圈的結構，繞制工藝等。 開關電源變壓器的工作狀態與開關型功率變換器的電路形式有關，一般根據功率大小，使用要求，采用不同形式的功率變換器。不同的電路形式，開關電源變壓器工作狀態也不同，對開關電源變壓器也提出了不同的設計要求。 變換器形式有：雙極性（推挽式、全橋式、半橋式），單端正激式，單端反激式等。 開關電源變壓器中使用的是軟磁材料。比如：鐵氧體材料。鐵氧體材料很容易加工成各種形狀，可根據開關變壓器的電路類型、使用要求、功率等級、經濟指標等選用合適的磁芯形狀。磁芯型號主要有：EE、EI、EC、ETD、G、GK、H、HQ、UY、UF、PM、RM。每種型號又有很多尺寸規格可以選擇。 開關電源變壓器參數計算：漏感計算、分布電容計算、穿透深度（導線選擇）、交流電阻計算、電流有效值。 開關電源變壓器設計 設計內容： 1、磁芯規格 2、匝數與導線規格 3、損耗與溫升 4、導線結構：多股線或扁平線 5、繞組結構：多層或分段饒制 6、端空設計：按絕緣電位設計端空 設計條件： 1、電路形式：給出變換器的形式，輸入輸出電路及所用元器件 2、工作頻率或周期 3、變換器輸入最高、最低電壓 4、輸出電壓和電流 5、開關管最大導通時間 6、開關管導通電壓降及整流二極管正向電壓降 7、隔離電位 8、要求的漏感或分布電容 9、溫升要求 10、磁芯形狀 11、工作環境條件 設計參數的確定： 1、磁感應強度B和電流密度J 磁感應強度B、變壓器銅耗Pm、電流密度J 2、變壓器和線圈的結構參數 銅線占空系數、平均匝長、變壓器表面積、磁芯結構常數 鐵氧體材料的開關電源變壓器采用標準化設計，通過查表的方法簡化工作量。 包含了如下信息： 變換器類型 工作頻率 變壓器溫升 磁芯規格 技術指標 直流功率、增量磁感、剩余磁感、電流密度、電壓調整率、電感系數 損耗指標 磁芯損耗、線圈銅耗、散熱面積、單位損耗、效率 結構參數 結構常數、平均匝長、等效截面、磁路長度、氣隙厚度、磁芯體積 線圈參數 初級每匝伏數、次級每匝伏數、繞線寬度、繞線厚度、占空系數 該文章僅供學習參考使用，版權歸作者所有。 AO-Electronics 傲壹電子 官網：www.aoelectronics.com 中文網：www.aoelectronics.cn |
