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電源是一切電子設(shè)備的心臟，沒有電源，電子設(shè)備就不可能工作。雖然市面上有很多介紹開關(guān)電源的書籍，但仍然缺少快速入門及經(jīng)驗總結(jié)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(wǎng)得到的交流電或由電池取得的直流電是隨環(huán)境溫度、時間和負載所變化的，它們不能直接成為電子設(shè)備所需的內(nèi)部電源。電子設(shè)備由于要完成許多高級的功能，對其供電電源的精度隨環(huán)境的變化，動態(tài)響應能力，還有很多其他的指標都有非常高的要求。將電網(wǎng)或電池的一次電能轉(zhuǎn)換為符合電子設(shè)備要求的二次電能，這樣的變換設(shè)備就是我們這里要講的電源。 隨著片狀電子元件、表面安裝技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越小型化、輕型化，如何縮小電源的體積減輕重量，提高電源的轉(zhuǎn)換效率，增強對電網(wǎng)電壓的適應性，是人們致力于研究的重點。 開關(guān)電源具有管耗小、效率高、穩(wěn)壓范圍寬及體積小、重量輕等優(yōu)點，目前已在各種電子儀器和設(shè)備、航空和宇宙飛行器、發(fā)射機、電子計算機、通訊設(shè)備和電視機、錄放像機等中得到了廣泛應用。 開關(guān)電源按變換方式可分為以下四大類： 1、AC/DC 開關(guān)電源 2、DC/DC 開關(guān)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(guān)電源，將后面兩類分別稱為逆變器和變頻器。 開關(guān)電源按應用方式可分為以下三大類： 1、外置電源 與設(shè)備分開放置的電源模塊或電源系統(tǒng)，如： 通信用一次電源模塊和系統(tǒng) 電力操作電源模塊和系統(tǒng) 手機電池充電器 筆記本電腦的Adapter 各類手提設(shè)備、便攜設(shè)備的電池充電器等等 2、內(nèi)置電源 放在設(shè)備內(nèi)部的電源模塊或電源系統(tǒng)，如： 計算機內(nèi)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(nèi)部的供電電源 工業(yè)控制設(shè)備內(nèi)部的電源 儀器中使用的電源 通信設(shè)備內(nèi)部的電源模塊和系統(tǒng) 復印機、傳真機、打印機等的內(nèi)部電源等等 3、板上電源 放在設(shè)備內(nèi)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(diào)節(jié)模塊）和VRD（Voltage regulator down） 小功率SMD電源 SIP和DIP電源等等 開發(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需要的基本技能： 1、認識組成開關(guān)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(diào)試，優(yōu)化和折中 7、會對獲得的實驗結(jié)果進行分析，并進行總結(jié) 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(fā)一個開關(guān)電源產(chǎn)品所需要的專業(yè)理論知識： 1、有源PFC的拓撲分析，控制與設(shè)計 2、DC/DC功率變換器的拓撲與穩(wěn)態(tài)分析 3、開關(guān)電源的功率級參數(shù)設(shè)計 4、開關(guān)電源的控制與動態(tài)分析 5、開關(guān)電源的小信號分析與設(shè)計 6、開關(guān)電源的大信號分析與設(shè)計 7、開關(guān)電源的EMI分析與設(shè)計 8、開關(guān)電源的熱分析與設(shè)計 9、開關(guān)電源的容差分析與設(shè)計 10、開關(guān)電源的各種保護技術(shù) 11、開關(guān)電源的同步整流技術(shù) 12、開關(guān)電源的模塊均流控制技術(shù) 有些技術(shù)很成熟了，只要查表或者使用現(xiàn)成電路或?qū)Ｓ眯酒涂梢宰龊谩MI比較困難，因為元件特性會變化。 開關(guān)電源變壓器設(shè)計 開關(guān)電源變壓器是開關(guān)電源中的核心部件，作用有三：磁能轉(zhuǎn)換、電壓變換和絕緣隔離。由于開關(guān)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(shù)亦不能忽略。設(shè)計時需要考慮磁芯材料選擇，磁芯與線圈的結(jié)構(gòu)，繞制工藝等。 開關(guān)電源變壓器工作于高頻狀態(tài)，分布參數(shù)有漏感、分布電容和電流趨膚效應。一般根據(jù)開關(guān)電源電路設(shè)計的要求提出漏感和分布電容限定值，在變壓器的線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計中實現(xiàn)，而趨膚效應則作為選擇導線規(guī)格的條件之一。 開關(guān)電源變壓器的工作狀態(tài)與開關(guān)型功率變換器的電路形式有關(guān)，一般根據(jù)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(guān)電源變壓器工作狀態(tài)也不同，對開關(guān)電源變壓器也提出了不同的設(shè)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(guān)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(jù)開關(guān)變壓器的電路類型、使用要求、功率等級、經(jīng)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(guī)格可以選擇。 開關(guān)電源變壓器參數(shù)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(guān)電源變壓器設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容： 1、磁芯規(guī)格 2、匝數(shù)與導線規(guī)格 3、損耗與溫升 4、導線結(jié)構(gòu)：多股線或扁平線 5、繞組結(jié)構(gòu)：多層或分段饒制 6、端空設(shè)計：按絕緣電位設(shè)計端空 設(shè)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(guān)管最大導通時間 6、開關(guān)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(huán)境條件 設(shè)計參數(shù)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(jié)構(gòu)參數(shù) 銅線占空系數(shù)、平均匝長、變壓器表面積、磁芯結(jié)構(gòu)常數(shù) 鐵氧體材料的開關(guān)電源變壓器采用標準化設(shè)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(guī)格 技術(shù)指標 直流功率、增量磁感、剩余磁感、電流密度、電壓調(diào)整率、電感系數(shù) 損耗指標 磁芯損耗、線圈銅耗、散熱面積、單位損耗、效率 結(jié)構(gòu)參數(shù) 結(jié)構(gòu)常數(shù)、平均匝長、等效截面、磁路長度、氣隙厚度、磁芯體積 線圈參數(shù) 初級每匝伏數(shù)、次級每匝伏數(shù)、繞線寬度、繞線厚度、占空系數(shù) 該文章僅供學習參考使用，版權(quán)歸作者所有。 AO-Electronics 傲壹電子 官網(wǎng)：www.aoelectronics.com 中文網(wǎng)：www.aoelectronics.cn |
