開(kāi)關(guān)電源的主要用途、分類(lèi)及其參數

　　開(kāi)關(guān)電源是利用現代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。電源是各種電子設備必不可缺的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設備的技術(shù)指標及能否安全可靠地工作。由于開(kāi)關(guān)電源內部關(guān)鍵元器件工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功耗小，轉化率高，且體積和重量只有線(xiàn)性電源的20%—30%，故目前它已成為穩壓電源的主流產(chǎn)品。

　　電子設備電氣故障的檢修，本著(zhù)從易到難的原則，基本上都是先從電源入手，在確定其電源正常后，再進(jìn)行其他部位的檢修，且電源故障占電子設備電氣故障的大多數。故了解開(kāi)頭電源基本工作原理，熟悉其維修技巧和常見(jiàn)故障，有利于縮短電子設備故障維修時(shí)間，提高個(gè)人設備維護技能。

　　開(kāi)關(guān)電源的主要用途：

　　開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設備，視聽(tīng)產(chǎn)品，安防監控，LED燈袋，電腦機箱，數碼產(chǎn)品和儀器類(lèi)等領(lǐng)域。

　　開(kāi)關(guān)電源的主要分類(lèi)：

　　人們在開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開(kāi)發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開(kāi)發(fā)開(kāi)關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著(zhù)開(kāi)關(guān)電源每年以超過(guò)兩位數字的增長(cháng)率向著(zhù)輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類(lèi)。

　　微型低功率開(kāi)關(guān)電源

　　開(kāi)關(guān)電源正在走向大眾化，微型化。開(kāi)關(guān)電源將逐步取代變壓器在生活中的所有應用，低功率微型開(kāi)關(guān)電源的應用要首先體現在，數顯表、智能電表、手機充電器等方面?，F階段國家在大力推廣智能電網(wǎng)建設，對電能表的要求大幅提高，開(kāi)關(guān)電源將逐步取代變壓器在電能表上面的應用。

　　反轉式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源

　　反轉式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源與一般串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的區別是，這種反轉式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓是負電壓，正好與一般串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出的正電壓極性相反；并且由于儲能電感L只在開(kāi)關(guān)K關(guān)斷時(shí)才向負載輸出電流，因此，在相同條件下，反轉式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源輸出的電流比串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出的電流小一倍。

　　開(kāi)關(guān)電源的主要參數：

　　開(kāi)關(guān)電源的性能指標可分為輸入、輸出、保護、顯示和指示功能、系統功能、電氣絕緣和電磁兼容等：

　　1.開(kāi)關(guān)電源的電氣性能指標。

　?、佥斎胩匦裕狠斎腚妷侯?lèi)型及電壓范圍，電網(wǎng)頻率，諧波失真。

　　輸入部分包含的一般參數主要有：輸入電壓范圍，輸入電流，輸入頻率，待機功耗，沖擊電流，啟動(dòng)電流，PF值等等。

　　輸入電壓，電源是電能轉換的裝置，既然提到轉換，那說(shuō)提供的電也是多種多樣的。如我國的市電是220V 50HZ的交流電，有些國家使用的是110V 60HZ的交流電，如汽車(chē)上使用的是蓄電池，蓄電池的電壓也多種多樣，12V 24V 36V等等，地鐵上使用的又是110V的直流電，通信上又使用-48V等等等等。

　　按照一般的劃分，電源的輸入可大致分為直流輸入和交流輸入，這就造成了電源輸入的多種多樣。我們生活中能見(jiàn)到的電源的銘牌都會(huì )標注一個(gè)輸入電壓范圍：如部分標識為 輸入 100-240VAC，就是說(shuō)，這個(gè)是兼容110VAC和220VAC兩種電壓。有的時(shí)候這種電源上會(huì )有一個(gè)小開(kāi)關(guān)，波過(guò)來(lái)是使用110VA交流電，撥過(guò)去又使用220VAC交流電，這個(gè)開(kāi)關(guān)是不能波動(dòng)錯誤的，原因請看圖：

　　圖上的開(kāi)關(guān)S，起到雙電壓切換的功能，它的功能就是在110VAC輸入時(shí)，它通過(guò)開(kāi)關(guān)使電壓翻倍，達到主功率部分的DC電壓在設計時(shí)的正常工作電壓，這樣電源工作就正常了。當在220VAC輸入時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，這時(shí)的電壓也是滿(mǎn)足設計時(shí)DC高壓部分的工作電壓的。如果在220VAC輸入時(shí)，我們把開(kāi)關(guān)閉合，這樣電壓翻倍，DC高壓部分的電壓會(huì )高出設計的兩倍，這樣電源就會(huì )損壞。這樣做的目的就是為了兼容110VAC和220VAC兩種電壓，成本還較低。缺點(diǎn)就是更換使用地域時(shí)必須確認輸入電壓是多少，不能切換錯誤。

　　對于那種沒(méi)有電壓切換開(kāi)關(guān)的，銘牌上還標識著(zhù)輸入電壓：100VAC-240VAC的，這是自適應的電源，不用人工干預的。

　　還有就是電源在進(jìn)行出廠(chǎng)測試時(shí)，測試的輸入電壓都會(huì )比銘牌標識的寬，一般標識100VAC-240VAC的，會(huì )測試的范圍為85-265或者90-264，當然測試頻率也會(huì )比銘牌上標識的50-60HZ寬一些，為：47-63（最多）或者47-440（較少）。

　　有的銘牌上標識著(zhù)輸入：110VAC或者220VAC，這就是單一為某個(gè)國家或地區定制電源，是不能交換使用的，一點(diǎn)不按銘牌規定使用，輕則電源不工作，重則電源損壞造成損失。標識為110VAC的，一般測試范圍為85-165VAC，標識為220VAC的，測試范圍一般為175-265VAC。

　?、谳敵鎏匦裕侯~定輸出電壓，額定輸出電流，穩壓精度（電壓調整率和負載調整率），瞬態(tài)響應，輸出紋波電壓及紋波電流，輸出噪聲電壓。

　　輸出部分主要包括：輸出電壓及輸出電壓的精度，額定輸出電流，負載效應，源效應，啟動(dòng)延遲時(shí)間，關(guān)機保持時(shí)間，開(kāi)機過(guò)沖電壓，輸出紋波及噪聲，容性負載能力，動(dòng)態(tài)響應（過(guò)沖幅度及恢復時(shí)間），效率等。

　　電源設備的直流輸入電流是有要求，像我們常見(jiàn)的手機直沖，座充，傻充，電腦電源，筆記本適配器，MP3充電器等等等等，都會(huì )標注一個(gè)輸入電流，那么我們怎么理解這個(gè)值呢？

　?。?）我們先看下直流輸入的電源，它所標注的電流值是個(gè)什么概念。

　　說(shuō)到直流電源，它也會(huì )有個(gè)直流電壓輸入范圍，如車(chē)用充電器為了兼容大部分車(chē)輛，都會(huì )做成9-36V的寬范圍輸入電壓，這樣，12V的電池組還是24V的電池組都可以適用這個(gè)充電器了。它上面標注的電流首先應滿(mǎn)足額定功率輸出，最低輸入（在這里指9V輸入電壓）下的輸入電流的有效值，這時(shí)，用額定輸出功率除以此時(shí)的效率在除以輸入電壓的值就是此時(shí)輸入電流的有效值。當然，銘牌上標注的值肯定會(huì )比這個(gè)值大得多，這又是為什么呢？

　　我們看看電源的輸入端，有個(gè)較大的電容C2，在通電之前，這個(gè)電容是沒(méi)有電壓的，通電后，電容在瞬間相當于短路狀態(tài)，這一瞬間的電流就是沖擊電流，通常會(huì )有輸入電流的好幾倍或幾十倍。為了抑制這一狀態(tài)，有在輸入部分增加負溫度系數的熱敏電阻做為抑制浪涌電流的方法，也有其他電路的。各有優(yōu)缺點(diǎn)。

　　除了電容方面的原因，還有壓敏電阻以及瞬態(tài)吸收二極管等元件，這些元件在與吸收浪涌電壓的同時(shí)，會(huì )產(chǎn)生較大的電流：

　　此圖雖然是現實(shí)輸入電壓是交流電，與直流電的效果是相同的。

　　吸收時(shí)產(chǎn)生的電流狀況如下：

　　這個(gè)電流值也會(huì )體現在輸入電流中。

　　除以上幾點(diǎn)，還有就是啟動(dòng)電流：?jiǎn)?dòng)電流，顧名思義，就是電源在啟動(dòng)輸出時(shí)，產(chǎn)生的輸入電流。我們可以想象一下，電源在通電的瞬間，是沒(méi)有輸出的。因為你通電了，控制電路開(kāi)始工作后，輸出才一點(diǎn)一點(diǎn)的建立，在這個(gè)建立的過(guò)程中，如果沒(méi)有軟啟動(dòng)電路，那控制電路就會(huì )以最高速度建立輸出，知道輸出正常，才達到一個(gè)平衡狀態(tài)。就是這個(gè)建立的過(guò)程，也會(huì )產(chǎn)生很大的啟動(dòng)電流。如果軟起電路做的OK，那啟動(dòng)電流就會(huì )很小，甚至比穩定后的電流還小。

　?。?）：交流輸入電源銘牌上所標的輸入電流

　　交流輸入電源銘牌上所標的輸入電流，與直流情況有些區別。它還要考慮到另外一個(gè)輸入參數：PF值。PF指的是輸入功率因數。在沒(méi)有功率因數校正的情況下，波形如下

　　在功率因數校正后，波形如下：

　　我們明顯可以看出，在第一張圖中，電壓電流不同相位，這樣會(huì )使無(wú)功功率增大，輸入的電流也會(huì )增大。而校正后的電壓電流相位基本相同，輸入的電流也會(huì )相對小一些。這也是我們按照電源銘牌上標識的參數計算得出的輸入電流比銘牌上標識的要小的多的原因之一。

　　綜合上面的說(shuō)明，就可以知道了輸入電流這個(gè)參數主要由那些因素決定了。這樣我們在選擇保險管的時(shí)候，就會(huì )在多考慮一些，是不是滿(mǎn)足最低電壓輸入，最高功率輸出所簡(jiǎn)單計算出來(lái)的電流值了。

　?、垭姎饨^緣。開(kāi)關(guān)電源的電氣絕緣是安全指標中的重要內容，出廠(chǎng)的開(kāi)關(guān)電源必須經(jīng)過(guò)電氣絕緣試驗，才能夠投入市場(chǎng)使用。交流輸入端對直流輸出端的電氣絕緣測試、漏電流測試。

　?、芸刂品绞郊翱刂乒δ埽弘妷盒涂刂品绞?，電流型控制方式，外部關(guān)斷功能，遠程遙控功能，數控功能。

　?、荼Ｗo功能：開(kāi)關(guān)電源必須有完善的保護措施，常有的保護是過(guò)流保護、短路保護、過(guò)壓保護、放反接的極性保護和過(guò)熱保護等。必要時(shí)還可增加輸入、輸出電壓及電流監視器，保護繼電器，報警器，自動(dòng)/手動(dòng)復位電路等。有條件的還應對樣機進(jìn)行電磁兼容性試驗。

　　2.機械性能指標。體積、重量等。

　　3.環(huán)境工作條件。環(huán)境溫度、存儲溫度、相對濕度、高度、散熱條件（自然冷卻、風(fēng)扇冷卻）等。

　　4.可靠性指標?？煽啃灾笜送ǔＳ闷骄收祥g隔時(shí)間（Mean Time Between Failures，MTBF）來(lái)表示。MTBF一般應大于100000小時(shí)?！　￠_(kāi)關(guān)電源中的輸入、輸出、保護、電氣絕緣和電磁兼容是電源的基本要求，顯示和指示功能、系統功能是通信的特殊要求。在一般電源規范中，還有電源工作的環(huán)境條件、結構尺寸和質(zhì)量等，由此決定電源的冷卻和結構設計以及元器件的選擇。電源設計者必須充分研究以上條件，設計過(guò)程自始至終貫徹技術(shù)規范，并且充分考慮研制的開(kāi)關(guān)電源的生產(chǎn)成本和制造方法，所設計的開(kāi)關(guān)電源才能獲得成功。因此，產(chǎn)品設計不同于理論研究，這里電路先進(jìn)是遠遠不夠的。產(chǎn)品應當采用成熟的先進(jìn)電路技術(shù)，最低的生產(chǎn)成本，包括器件、制造、結構、勞動(dòng)力、設備等，直至維護成本，同時(shí)要達到最高的可靠性。這樣的產(chǎn)品才能夠生存。

　　5.成本指標：在保證性能指標的前提下，應盡量降低開(kāi)關(guān)電源的成本以提高其性?xún)r(jià)比，為實(shí)現商品化創(chuàng )造條件。