開關電源技術指標

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開關電源技術指標

開關電源技術指標

一應用領域

* 確定電源技術指標時，首先要明確使用電源的設備或工藝。

* 確定應該遵循的各國安全標準。

二技術指標
1 輸入參數

(1) 相數
* 當開關電源的功率小于5kW時，可以選擇單相輸入。這樣，可降低主電路器件的電壓等級，降低成本。

* 當開關電源的功率大于5kW時，應選擇三相輸入。這樣，可避免引起電網三相間的不平衡，同時還可以減小主電路中的電流，降低損耗。

(2) 輸入電壓

* 民用交流電源電壓三相380V、單相為220V。

* 目前，開關電源流行采用通用電壓范圍，即單相85～265V，這一范圍覆蓋了各種民用電源標準所限定的電壓，但對電源設計提出了較高的要求。

* 輸入電壓為直流時情況比較復雜，從24V～600V都有可能。

* 輸入電壓指標通常包含額定值和變化范圍兩方面內容。

* 輸入電壓變化范圍一般為±10%，考慮配線等因素有時也要求-15%～+10%。

* 輸入電壓范圍的下限影響變壓器的變比，上限決定了主電路元器件的電壓等級。

* 輸入電壓變化范圍過寬，使設計中必須留過大裕量而造成浪費，應在滿足實際要求的前提下，盡量小。

(3) 輸入頻率

* 我國民用和工業用電的頻率均為50Hz，航空、航天、船舶用電經常采用400Hz交流電（通常為115V單相或三相電）。

* 400Hz交流電壓整流后的脈動頻率遠高于工頻，因此整流電路所連接的濾波電容可以減小很多。

(4) 輸入電流

* 輸入電流通常包括額定輸入電流和大輸入電流兩項。

* 輸入電流是輸入開關、接線端子、熔斷器和整流橋等元器件的設計依據。

* 額定輸入電流是指輸入電壓和輸出電壓、輸出電流在額定條件時的電流，大值發生在輸入電壓下限和輸出電壓上限、輸出電流上限時。

* 三相輸入時，各相電流有時會發生失蘅現象，應取平均值。

(5) 沖擊電流

指輸入電壓按規定時間間隔接通或斷開時，輸入電流達到穩定狀態前所通過的大瞬時電流。

(6) 漏電流

* 流經輸入側地線的電流，在開關電源中主要是通過靜噪濾波器（或稱EMI濾波器）的旁路電容泄漏的電流。

* 一般，規定在0.5mA～1mA。

(7) 效率

* 是電源的重要技術指標,一般定義為電源輸出功率與電源輸入有功功率之比。

* 通常給出的是在額定輸入電壓和額定輸出電壓、額定輸出電流條件下的效率。

* 提高效率，意味著電源損耗功率下降，則可降低電源溫升、提高可靠性、節約能源。

* 一般來說，輸出電壓較高的電源的效率高于輸出電壓低的電源，這與輸出側整流二極管的通態壓降與輸出電壓的比值有關。

* 影響電源效率的因素

① 與開關頻率有關的損耗，包括開關器件的開關損耗、變壓器的鐵損、電感的鐵損以及吸收電路的損耗。

② 電路中的通態損耗，包括開關器件的導通損耗、變壓器的銅損、電感的銅損以及線路損耗。

③ 其他損耗，包括控制電路損耗、冷卻系統的損耗等。

(8) 輸入功率因數

* 指在輸入電壓為額定值、輸出功率為額定值時，輸入相移功率因數和畸變因數（失真功率因數）的乘積，即：

* PFD是基波電流與基波電流及諧波的總有效值之比。
*

是電壓與基波電流的相位差的余弦。

* 其中

* THD也稱諧波電流畸變度。
* 目前，對保護電網環境、降低諧波污染的要求越來越高，許多和地區都已出臺相應標準，對用電裝置的輸入諧波和功率因數作出嚴格規定。

2 輸出參數

(1) 輸出電壓

* 輸出電壓通常給出額定值和調節范圍兩項內容。

* 輸出電壓上限關系到變壓器設計中變比的計算，過高的上限要求會導致過大的設計裕量，在滿足實際要求的前提下，上限應盡量靠近額定點。

(2) 輸出電流

* 通常給出額定值和一定條件下的過載倍數。

* 有穩流要求的電源應指定調節范圍。
* 有的電源不允許空載，應指定輸出電流下限。

* 在多路輸出電源中，有的如果某一路輸出電流增加，則其他路的輸出電流會下降，對此要進行說明。

(3) 穩壓（穩流）精度

* 通常以正負誤差帶的形式給出。
* 影響電源穩壓（穩流）精度的主要有輸入電壓變化、輸出負載變化、溫度變化以及元器件老化等。

* 精度可以用以下指標考核：

① 負載調整率

A 是指開關電源在輸入電壓不變、輸出負載電流變化時，提供其穩定輸出電壓的能力。

B 測試方法：在被測開關電源以額定輸入電壓及額定負載狀況下熱機穩定后，測量其輸出電壓值U0，再測量輕載(如5%I0N)時的輸出電壓U1，可按下式計算。

② 輸入電壓調整率
A 是指開關電源在輸入電壓變化、輸出負載電流不變時，提供其穩定輸出電壓的能力。

B 測試方法：在被測開關電源以額定輸入電壓及額定負載狀況下熱機穩定后，測量其輸出電壓值U0，再分別在低輸入電壓（如90% Ui ）及高輸入電壓（如110% Ui ）下測量其輸出電壓U01、 U02 ，可按下式計算。
充電器廠家

其中

或

，取大值

* 影響精度的相關因素有以下幾項：

① 基準源精度

② 檢測電路精度

③ 控制電路中運算放大器精度

(4) 電源的輸出特性

* 電源輸出特性與電源的應用領域的工藝要求有關，如有些場合要求恒壓限流、有些場合要求恒流限壓等。

* 設計時需要根據輸出特性要求來確定主電路和控制電路的形式。

(5) 紋波

* 典型的輸出電壓紋波波形如下圖所示，通常按頻帶可分為三類：

開關電源廠家

①高頻噪聲，即圖中遠高于開關頻率的尖刺；

②開關頻率紋波，指開關頻率附近的頻率成分，即圖中的鋸齒狀成分；

③低頻紋波，指頻率低于開關頻率的成分，即低頻波動。

* 對輸出電壓紋波的量化方法，通常有以下幾種：

① 紋波系數，取輸出電壓中交流成分總有效值與直流成分的比值定義為紋波系數。

不能反映幅值很高、有效值卻很小的尖峰噪聲的含量及其影響。

由于紋波包含的頻率成分從1赫茲以下到數十兆赫，頻帶極寬，很難計量。

② 峰峰電壓值，計量紋波電壓的峰峰值，可以反映幅值很高、有效值卻很小的尖峰噪聲的含量，但不能反映紋波有效值的大小，不夠全面。

③ 按三種頻率成分分別計量幅值，該方法為直觀、詳細，也容易用示波器直接測量。

(6) 動態響應

* 輸出電壓受外界因素干擾后再回到其穩態值，會有一個超調量和恢復時間（有時，也可衡量系統穩定性）。

* 超調量一般≤±5%UO、恢復時間5～10豪秒（多臺并聯時，時間會長一些）。

* 恢復時間的長短與電源開關頻率、電壓反饋環的響應速度、電流瞬態變化幅度及輸出濾波電路的容量等因素有關。

(7) 溫度系數

環境溫度升高1度，輸出電壓的變化量與輸出電壓之比，單位為1/℃。

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