對(duì)開關(guān)電源的要求與發(fā)展方向的介紹
出處:yhbhjydx 發(fā)布于:2008-10-06 10:08:13
開關(guān)電源是電子設(shè)各正常工作的動(dòng)力和心臟,也是電子設(shè)各的基礎(chǔ)部件。因此對(duì)開關(guān)電源有很高的要求,其中包括使用要求和電氣性能要求 。便用要求是:可靠性要高、可維修性要好、體積小、重量輕、價(jià)格便宜、使用費(fèi)用低和優(yōu)良的電氣性能。
平均故障間隔時(shí)間MTBF是衡量開關(guān)電源可靠性的重要標(biāo)志,某些電源模塊的MTBF已經(jīng)達(dá)到50萬小時(shí)以上。減小開關(guān)電源的損耗,提高開關(guān)電 源的效率和改善散熱條件,從而減小開關(guān)電源的溫升,是提高可靠性的基本方法。加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制,保證開關(guān)電源具有好的電氣絕緣和機(jī)械強(qiáng)度等也是十分重要的。
對(duì)于中型和大型的開關(guān)電源,改善可維修性是相當(dāng)重要的,能及時(shí)診斷出故障的部位,不用專用工具就能夠排出故障是衡量可維修性好壞的 標(biāo)志?;蛘哒f不需要專門的熟練工人,就能夠在較短的時(shí)間內(nèi)排除故障的開關(guān)電源就是具有好的可維修性。因此這些大中型開關(guān)電源必須要有 計(jì)算機(jī)故障檢測(cè)、保護(hù)、診斷、故障記憶與報(bào)警電路??删S修性包括現(xiàn)場(chǎng)維修和工廠維修兩個(gè)方面?,F(xiàn)場(chǎng)維修要求在電源運(yùn)行的情況下快速拆 下故障的電源模塊,更換上新的模塊,并使新模塊方便地投人運(yùn)行。工廠維修是指對(duì)故障電源本身的修理。對(duì)于小功率的電源模塊則一般不再 修理。
隨著芯片集成度的不斷提高,電子設(shè)各內(nèi)的功能部件的體積不斷減小,囚而要求設(shè)各內(nèi)部開關(guān)電源的體積和重量也要不斷減小。直接裝在印 制板上的模塊電源,還要求薄型化。對(duì)于為電子設(shè)備配套的開關(guān)電源,即使它不在電子設(shè)各的內(nèi)部,也要求具有小的體積和重量。提高開關(guān)電 源的開關(guān)頻率是減小開關(guān)電源體積重量的基本措施,囚為變壓器和電感電容等濾波元件的體積重量是隨著頻率的提高而減小的。提高開關(guān)頻率 需要發(fā)展高速電力電子開關(guān)器件和高頻低損耗的磁心及電容器,發(fā)展高強(qiáng)度、高絕緣性能和高導(dǎo)熱性的絕緣材料,發(fā)展新型的零開關(guān)損耗的電 路,如相應(yīng)的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)與工藝方法。
降低開關(guān)電源的生產(chǎn)成本和使用費(fèi)用,是提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要條件。
開關(guān)電源的電氣性能,對(duì)作為它的負(fù)載的電子設(shè)各的工作有直接的影響,電子設(shè)各的發(fā)展對(duì)開關(guān)電源的電氣性能要求也在不斷提高。開關(guān)電 源在家用電子電器和家用電腦中的應(yīng)用,為防止電源故障危害人身安全,對(duì)開關(guān)電源的安全性提出了更高的要求。
直流高頻開關(guān)電源的電氣性能包括輸入特性、輸出特性、附加功能、電磁兼容性和噪聲容限。
直流高頻開關(guān)電源的輸入電源有兩種:即直流電源(如蓄電池)和交流電源(如市電)。交流輸人時(shí)交流電壓需要先經(jīng)過整流濾波變成直流電壓 后,再通過DC/DC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的高質(zhì)量直流電壓。直流輸入時(shí),直流電源電壓的額定值及其變化范圍、輸人電流的額定值及其變化范 圍、輸入沖擊電流、輸入電壓的突然下降或瞬時(shí)斷電、輸入漏電流等,是必須要考慮的因素。當(dāng)輸入為交流電源時(shí),還必須要考慮交流電壓的 相數(shù),電源頻率及其變動(dòng)范圍,輸入電流波形和輸入功率因數(shù)等要求。
高頻開關(guān)電源的輸出參數(shù)有額定輸出電壓、額定輸出電流、輸出電壓的穩(wěn)定范圍,輸出電流的變化范圍和輸出電壓的紋波。輸出電壓的穩(wěn)定 是直流開關(guān)電源的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo),輸入電壓的變化、負(fù)載電流的變化、工作環(huán)境溫度的變化和工作時(shí)問的增長(zhǎng),都會(huì)使開關(guān)電源的輸 出電壓變化。穩(wěn)壓包括負(fù)載效應(yīng)(負(fù)載調(diào)整率)和源效應(yīng)(市電調(diào)整率)。負(fù)載效應(yīng)是指當(dāng)負(fù)載在0%~100%額定電流范圍內(nèi)變化時(shí),輸 出電壓的變化量與輸出電壓整定值的比值。源效應(yīng)是指當(dāng)市電電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí),輸出電壓的變化量與輸出電壓整定值的比值。
開關(guān)電源還應(yīng)具有輸出過壓、欠壓、過電流和過熱等保護(hù)功能,以免損壞用電設(shè)各。在構(gòu)成電源系統(tǒng)時(shí),開關(guān)電源還應(yīng)有遙控、遙測(cè)和遙信 功能。
開關(guān)電源還應(yīng)具有較高的電能轉(zhuǎn)換效率、低的轉(zhuǎn)換損耗、低的噪聲、好的電磁兼容性和絕緣性能等。
為了提高開關(guān)電源性能、高頻化、小型化、模塊化和智能化是當(dāng)前直流開關(guān)電源的發(fā)展方向。高頻化是小型化和模塊化的基礎(chǔ)。目前,開關(guān) 電源的開關(guān)頻率為數(shù)百千赫至數(shù)兆赫的開關(guān)電源已有使用。功率重量比或功率體積比是表征開關(guān)電源小型化的重要指標(biāo),50 W/in3的開關(guān)電源 早已上市,目前已向120W/in3的方向發(fā)展。模塊化與小型化密不可分,同時(shí)模塊化可以顯著地提高開關(guān)電源的可靠性和使用靈活性,簡(jiǎn)化了生 產(chǎn)和使用。模塊化開關(guān)電源的并聯(lián)、串聯(lián)和級(jí)聯(lián)既便于用戶使用,也方便于生產(chǎn)。智能化是便于使用和維修的基礎(chǔ),無人值守的電源機(jī)房、航 空和航天器電源系統(tǒng)等,都要求高度智能化,以實(shí)現(xiàn)正常、故障應(yīng)急和危急情況下對(duì)電源的自動(dòng)管理。
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