開關(guān)電源的主要用途、分類及其參數(shù)

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。電源是各種電子設(shè)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(shè)備的技術(shù)指標及能否安全可靠地工作。由于開關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，功耗小，轉(zhuǎn)化率高，且體積和重量只有線性電源的20%—30%，故目前它已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。

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

開關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)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(shè)備，視聽產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈袋，電腦機箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。

人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進推動著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類。

微型低功率開關(guān)電源

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

反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源

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

開關(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(tǒng)功能、電氣絕緣和電磁兼容等：

1.開關(guān)電源的電氣性能指標。

①輸入特性：輸入電壓類型及電壓范圍，電網(wǎng)頻率，諧波失真。

輸入部分包含的一般參數(shù)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，啟動電流，PF值等等。

輸入電壓，電源是電能轉(zhuǎn)換的裝置，既然提到轉(zhuǎn)換，那說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。我們生活中能見到的電源的銘牌都會標注一個輸入電壓范圍：如部分標識為 輸入 100-240VAC，就是說，這個是兼容110VAC和220VAC兩種電壓。有的時候這種電源上會有一個小開關(guān)，波過來是使用110VA交流電，撥過去又使用220VAC交流電，這個開關(guān)是不能波動錯誤的，原因請看圖：

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

對于那種沒有電壓切換開關(guān)的，銘牌上還標識著輸入電壓：100VAC-240VAC的，這是自適應(yīng)的電源，不用人工干預(yù)的。

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

有的銘牌上標識著輸入：110VAC或者220VAC，這就是單一為某個國家或地區(qū)定制電源，是不能交換使用的，一點不按銘牌規(guī)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。

②輸出特性：額定輸出電壓，額定輸出電流，穩(wěn)壓精度（電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率），瞬態(tài)響應(yīng)，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(yīng)，源效應(yīng)，啟動延遲時間，關(guān)機保持時間，開機過沖電壓，輸出紋波及噪聲，容性負載能力，動態(tài)響應(yīng)（過沖幅度及恢復(fù)時間），效率等。

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

（1）我們先看下直流輸入的電源，它所標注的電流值是個什么概念。

說到直流電源，它也會有個直流電壓輸入范圍，如車用充電器為了兼容大部分車輛，都會做成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充電器了。它上面標注的電流首先應(yīng)滿足額定功率輸出，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，用額定輸出功率除以此時的效率在除以輸入電壓的值就是此時輸入電流的有效值。當然，銘牌上標注的值肯定會比這個值大得多，這又是為什么呢？

我們看看電源的輸入端，有個較大的電容C2，在通電之前，這個電容是沒有電壓的，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(shù)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。

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，會產(chǎn)生較大的電流：

此圖雖然是現(xiàn)實輸入電壓是交流電，與直流電的效果是相同的。

吸收時產(chǎn)生的電流狀況如下：

這個電流值也會體現(xiàn)在輸入電流中。

除以上幾點，還有就是啟動電流：啟動電流，顧名思義，就是電源在啟動輸出時，產(chǎn)生的輸入電流。我們可以想象一下，電源在通電的瞬間，是沒有輸出的。因為你通電了，控制電路開始工作后，輸出才一點一點的建立，在這個建立的過程中，如果沒有軟啟動電路，那控制電路就會以最高速度建立輸出，知道輸出正常，才達到一個平衡狀態(tài)。就是這個建立的過程，也會產(chǎn)生很大的啟動電流。如果軟起電路做的OK，那啟動電流就會很小，甚至比穩(wěn)定后的電流還小。

（2）：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(qū)別。它還要考慮到另外一個輸入?yún)?shù)：PF值。PF指的是輸入功率因數(shù)。在沒有功率因數(shù)校正的情況下，波形如下

在功率因數(shù)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，這樣會使無功功率增大，輸入的電流也會增大。而校正后的電壓電流相位基本相同，輸入的電流也會相對小一些。這也是我們按照電源銘牌上標識的參數(shù)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。

綜合上面的說明，就可以知道了輸入電流這個參數(shù)主要由那些因素決定了。這樣我們在選擇保險管的時候，就會在多考慮一些，是不是滿足最低電壓輸入，最高功率輸出所簡單計算出來的電流值了。

③電氣絕緣。開關(guān)電源的電氣絕緣是安全指標中的重要內(nèi)容，出廠的開關(guān)電源必須經(jīng)過電氣絕緣試驗，才能夠投入市場使用。交流輸入端對直流輸出端的電氣絕緣測試、漏電流測試。

④控制方式及控制功能：電壓型控制方式，電流型控制方式，外部關(guān)斷功能，遠程遙控功能，數(shù)控功能。

⑤保護功能：開關(guān)電源必須有完善的保護措施，常有的保護是過流保護、短路保護、過壓保護、放反接的極性保護和過熱保護等。必要時還可增加輸入、輸出電壓及電流監(jiān)視器，保護繼電器，報警器，自動/手動復(fù)位電路等。有條件的還應(yīng)對樣機進行電磁兼容性試驗。

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隔時間（Mean TIme Between Failures，MTBF）來表示。MTBF一般應(yīng)大于100000小時。開關(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(tǒng)功能是通信的特殊要求。在一般電源規(guī)范中，還有電源工作的環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)尺寸和質(zhì)量等，由此決定電源的冷卻和結(jié)構(gòu)設(shè)計以及元器件的選擇。電源設(shè)計者必須充分研究以上條件，設(shè)計過程自始至終貫徹技術(shù)規(guī)范，并且充分考慮研制的開關(guān)電源的生產(chǎn)成本和制造方法，所設(shè)計的開關(guān)電源才能獲得成功。因此，產(chǎn)品設(shè)計不同于理論研究，這里電路先進是遠遠不夠的。產(chǎn)品應(yīng)當采用成熟的先進電路技術(shù)，最低的生產(chǎn)成本，包括器件、制造、結(jié)構(gòu)、勞動力、設(shè)備等，直至維護成本，同時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(yīng)盡量降低開關(guān)電源的成本以提高其性價比，為實現(xiàn)商品化創(chuàng)造條件。