在電源中如何選擇合適主電路拓?fù)錅\析

一、評(píng)估設(shè)計(jì)指標(biāo)

1.輸入參數(shù)：輸入電壓大小，交流還是直流，相數(shù)，頻率等。

? 國際電壓等級(jí)有單相120Vac，220Vac，230Vac等。國際通用的交流電壓范圍為85～265V。一般包括輸入電壓額定值及其變化范圍；

? 3kW以下功率常選用單相輸入，5kW以上選用三相輸入；

? 工業(yè)用電頻率一般為50Hz或者60Hz，航空航天電源、船舶用電為400Hz.

? 有無功率因數(shù)（Power Factor）和諧波（Total Harmonics Distortion）指標(biāo)

2.輸出參數(shù)：輸出功率，輸出電壓，輸出電流，紋波，穩(wěn)壓（穩(wěn)流）精度，調(diào)整率，動(dòng)態(tài)特性（穩(wěn)定時(shí)間：settling time）、電源的啟動(dòng)時(shí)間和保持時(shí)間。

? 輸出電壓：額定值＋調(diào)節(jié)范圍。輸出電壓的上限應(yīng)盡量靠近額定值，以避免不必要的過大的設(shè)計(jì)余量。

? 輸出電流：額定值＋過載倍數(shù)。有穩(wěn)流要求的還會(huì)指定調(diào)節(jié)范圍。有些電源不允許空載，因此還應(yīng)指定電流下限。

? 穩(wěn)壓穩(wěn)流精度：影響因素包括輸入電壓調(diào)整率，負(fù)載調(diào)整率，時(shí)效偏差。基準(zhǔn)源精度、檢測(cè)元件精度、控制電路中運(yùn)放的精度對(duì)穩(wěn)壓穩(wěn)流精度影響很大。

3.效率：額定輸入電壓與額定輸出電壓、額定輸出電流時(shí)輸出功率與輸入有功功率的比值。

損耗：

與開關(guān)頻率密切相關(guān)的損耗：開關(guān)器件的開關(guān)損耗，磁性元件的鐵損，吸收電路的損耗。

電路中的通態(tài)損耗：開關(guān)器件的通態(tài)損耗，磁性元件的銅損，線路損耗。這部分損耗取決于電流。

其它損耗：控制電路損耗，驅(qū)動(dòng)電路的損耗等一般輸出電壓較高的電源的效率高于輸出電壓較低的電源。高輸出電壓的電源效率可達(dá)90％～95％的效率。大功率電路的效率可以比小功率電路的效率做得更高。

4.電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率

? 電壓（源）調(diào)整率：電源調(diào)整率通常以額定負(fù)載條件下，由輸入電壓變化所造成其輸出電壓偏差率。如下列公式所示：

Vo（max）-Vo（min） / Vo（normal）

或者規(guī)定其輸出電壓之偏差量須於規(guī)定之上下限范圍內(nèi)，即輸出電壓之上下限絕對(duì)值以內(nèi)。

? 負(fù)載調(diào)整率：負(fù)載調(diào)整率的定義為開關(guān)電源於輸出負(fù)載電流變化時(shí)，提供其穩(wěn)定輸出電壓的能力?；蛘咻敵鲐?fù)載電流變化下，其輸出電壓偏差量不得超過上下限絕對(duì)值。

測(cè)試方法：待測(cè)電源在正常輸入電壓及負(fù)載狀況下熱機(jī)穩(wěn)定後，測(cè)量正常負(fù)載下的輸出電壓值，再分別測(cè)量輕載（Min）、重載（Max）負(fù)載下其輸出電壓值（分別為Vmax與Vmin），負(fù)載調(diào)整率通常以正常固定輸入電壓下，由負(fù)載電流變化所造成其輸出電壓偏差率的百分比，如下列公式所示：

V0（max）-V0（min） / V0（normal）

5.動(dòng)態(tài)特性：負(fù)載突變時(shí)輸出電壓的變化

? 開關(guān)電源通過反饋控制回路保證其輸出電壓穩(wěn)定，實(shí)際上反饋控制回路有一定的頻寬，因此限制了電源供應(yīng)器對(duì)負(fù)載電流變化時(shí)的反應(yīng)，可能引起開關(guān)電源不穩(wěn)定、失控或振蕩之現(xiàn)象。實(shí)際上，電源供應(yīng)器工作時(shí)的負(fù)載電流也是動(dòng)態(tài)變化的，因此動(dòng)態(tài)負(fù)載測(cè)試對(duì)電源供應(yīng)器而言是極為重要的。

? 可編程序電子負(fù)載可用來模擬電源供應(yīng)器實(shí)際工作時(shí)最惡劣的負(fù)載情況，如負(fù)載電流迅速上升、下降之斜率、周期等，若電源供應(yīng)器在惡劣負(fù)載狀況下，仍能夠維持穩(wěn)定的輸出電壓不產(chǎn)生過沖（Overshoot）或過低（Undershoot）情形，否則會(huì)導(dǎo)致電源輸出電壓超過負(fù)載元件（如TTL電路其輸出瞬時(shí)電壓應(yīng)介於4.75V至5.25V之間，才不致引起TTL邏輯電路之誤動(dòng)作）工作范圍。

6.電源啟動(dòng)時(shí)間（Set-Up Time）與保持時(shí)間（Hold-Up Time）

? 啟動(dòng)時(shí)間：指電源從輸入接上電源起到其輸出電壓上升到穩(wěn)壓范圍內(nèi)為止的時(shí)間，以一輸出為5V的電源供應(yīng)器為例，啟動(dòng)時(shí)間為從電源開機(jī)起到輸出電壓達(dá)到4.75V為止的時(shí)間。

? 保持時(shí)間：電源從切斷輸入電源起到其輸出電壓下降到穩(wěn)壓范圍外為止的時(shí)間，以一輸出為5V的電源供應(yīng)器為例，保持時(shí)間為從關(guān)機(jī)起到輸出電壓低於4.75V為止的時(shí)間，一般值為10－20ms，以避免電力公司供電中由于短時(shí)電壓中斷（半個(gè)或一個(gè)電網(wǎng)電壓周期）時(shí)負(fù)載工作受到影響。

7. 多路輸出電源的交叉調(diào)整率：

? 多輸出還需要考慮交叉調(diào)整率（Cross Regulation）。

什么是交叉調(diào)整率？

一路輸出負(fù)載變化時(shí)，另一路輸出電壓的變化范圍。

提高交叉調(diào)整率的常規(guī)辦法：后級(jí)調(diào)整

如：小功率多路輸出flyback

輸入電壓范圍。..。..。..。..。.90～264VAC， 120-370VDC

輸入電流。..。..。..。..。..。..2.0A/115V 1.1A/230V，輸入頻率：47～63HZ

沖擊電流。..。..。..。..。..。..冷啟動(dòng)電流20A/115V 40A/230V

漏電流。..。..。..。..。..。..。.《 2mA/240VAC

輸出電壓調(diào)節(jié)范圍。..。..。...CH1 ：-5～ 10%

電壓調(diào)整率。..。..。..。..。...CH1：《 1% ， CH2：《 1%

負(fù)載調(diào)整率。..。..。..。..。...CH1：《 3% ，CH2/3：《 4-8%

過載保護(hù)。..。..。..。..。..。..105%～150% 保護(hù)類型：電流限制，自動(dòng)恢復(fù)

過壓保護(hù)。..。..。..。..。..。..115-135%CH1額定輸出電壓

溫度系數(shù)。..。..。..。..。..。..±0.03%℃（0～50℃）

啟動(dòng)、上升、保持時(shí)間。..。..800ms，60ms，20ms

抗震性。..。..。..。..。..。..。.10～500Hz，2G 三軸10min./1周期，每軸1小時(shí)

耐壓性。..。..。..。..。..。..。.輸入-輸出：3KVAC，輸入-外殼：1.5KVAC，

輸出-外殼：0.5KVAC 1分鐘

絕緣電阻。..。..。..。..。..輸入-輸出、輸入-地、輸出-地500VDC/100M Ohms

工作溫度、濕度。..。..。..。..-10℃～ 60℃，20%～90%RH（0-45℃/100%，-10℃/80%，60℃/60% LOAD）

存儲(chǔ)溫度、濕度。..。..。..。..-20℃～ 85℃，10%～95RH

外形尺寸。..。..。..。..。..。..199*99*50mm CASE 916A

重量。..。..。..。..。..。..。...0.6kg；20pcs/13kg/1.17CUFT

安全標(biāo)準(zhǔn)。..。..。..。..。..。..滿足UL1310，TUV EN60950要求

EMC/諧波標(biāo)準(zhǔn)。..。..。..。..。.. 滿足EN55022 class B/A，EN61000-3-2，3 EN61000-4-2，3，4，5，6，8，11，ENV50204

二、選擇合適主電路拓?fù)洌ˋC-DC）

基本原則：功率等級(jí)，成本，效率，尺寸大小

? 功率在75瓦以下時(shí)，一般不對(duì)輸入側(cè)諧波進(jìn)行限制。因此選用電路簡(jiǎn)單、成本低廉的反激式電路。日本限制50W以下。照明要求更高，25W。

? 電路功率在75瓦以上一般電源要求滿足諧波IEC61000-3-2。一般要求有功率因數(shù)校正，因此大多采用兩級(jí)的方案。

Boost PFC Flyback; 《100W

Boost PFC half bridge 100W《《500W

? 當(dāng)更大功率（500瓦以上），可采用半橋或者全橋。成本要求嚴(yán)，就選擇半橋，功率大則選擇全橋。推挽型電路通常用于功率較大，輸入電壓很低的場(chǎng)合。

? 一般功率小于20W時(shí)，由于電源的損耗以磁元件，開關(guān)，和驅(qū)動(dòng)損耗為主，通態(tài)損耗比重?。娏餍。?，因此選擇電路拓?fù)浜?jiǎn)單的方案。如DCM Flyback。

? 當(dāng)電源的損耗以通態(tài)損耗為主時(shí)（大功率，或者低壓大電流），需要考慮能夠降低通態(tài)損耗的方案。比如：同步整流，多級(jí)轉(zhuǎn)換，并聯(lián)，混合拓?fù)涞取?br /> 編輯：lyn