從頭到腳解說開關(guān)電源設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)、概念和定義

370643360 · 發(fā)表于 2017-1-6 12:10:29

一．描述輸入電壓影響輸出電壓的幾個(gè)指標(biāo)形式
1．絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)

A．絕對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)：表示負(fù)載不變時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出直流變化量△U0 與輸入電網(wǎng)變化量△Ui 之比。即：K= U0/ Ui 。

B．相對(duì)穩(wěn)壓系數(shù)：表示負(fù)載不變時(shí)，穩(wěn)壓器輸出直流電壓 Uo 的相對(duì)變化量△Uo 與輸出電網(wǎng) Ui 的相對(duì)變化量△Ui之比。即：S= Uo/Uo / Ui/Ui

2. 電網(wǎng)調(diào)整率

它表示輸入電網(wǎng)電壓由額定值變化±10%時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量，有時(shí)也以絕對(duì)值表示。

3. 電壓穩(wěn)定度

負(fù)載電流保持為額定范圍內(nèi)的任何值，輸入電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)變化所引起的輸出電壓相對(duì)變化△Uo/Uo（百分值），稱為穩(wěn)壓器的電壓穩(wěn)定度。二．負(fù)載對(duì)輸出電壓影響的幾種指標(biāo)形式1．負(fù)載調(diào)整率（也稱電流調(diào)整率）

在額定電網(wǎng)電壓下，負(fù)載電流從零變化到最大時(shí)，輸出電壓的最大相對(duì)變化量，常用百分?jǐn)?shù)表示，有時(shí)也用絕對(duì)變化量表示。

2．輸出電阻（也稱等效內(nèi)阻或內(nèi)阻）

在額定電網(wǎng)電壓下，由于負(fù)載電流變化△IL 引起輸出電壓變化△Uo，則輸出電阻為Ro=| Uo/ IL| 歐。

三．紋波電壓的幾個(gè)指標(biāo)形式1．最大紋波電壓

在額定輸出電壓和負(fù)載電流下，輸出電壓的紋波（包括噪聲）的絕對(duì)值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。

2．紋波系數(shù) Y（%）

在額定負(fù)載電流下，輸出紋波電壓的有效值Urms與輸出直流電壓Uo之比，即：y=Umrs/Uo x100%

3．紋波電壓抑制比

在規(guī)定的紋波頻率（例如 50HZ）下，輸出電壓中的紋波電壓 Ui~與輸出電壓中的紋波電壓 Uo~之比，即：紋波電壓抑制比=Ui~/Uo~ 。

這里聲明一下：噪聲不同于紋波。紋波是出現(xiàn)在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關(guān)頻率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在輸出電壓的 0.5%以下；噪聲是出現(xiàn)在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在輸出電壓的 1%左右。紋波噪聲是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在輸出電壓的 2%以下。四．沖擊電流沖擊電流是指輸入電壓按規(guī)定時(shí)間間隔接通或斷開時(shí)，輸入電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前所通過的最大瞬間電流。一般是 20A～30A。五．過流保護(hù)是一種電源負(fù)載保護(hù)功能，以避免發(fā)生包括輸出端子上的短路在內(nèi)的過負(fù)載輸出電流對(duì)電源和負(fù)載的損壞。過流的給定值一般是額定電流的 110%～130%。六．過壓保護(hù)是一種對(duì)端子間過大電壓進(jìn)行負(fù)載保護(hù)的功能。一般規(guī)定為輸出電壓的 130%～150%。七．輸出欠壓保護(hù)當(dāng)輸出電壓在標(biāo)準(zhǔn)值以下時(shí)，檢測輸出電壓下降或?yàn)楸Ｗo(hù)負(fù)載及防止誤操作而停止電源并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，多為輸出電壓的 80%～30%左右。八．過熱保護(hù)在電源內(nèi)部發(fā)生異�；蛞蚴褂貌划�(dāng)而使電源溫升超標(biāo)時(shí)停止電源的工作并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。九．溫度漂移和溫度系數(shù)溫度漂移：環(huán)境溫度的變化影響元器件的參數(shù)的變化，從而引起穩(wěn)壓器輸出電壓變化。常用溫度系數(shù)表示溫度漂移的大小。絕對(duì)溫度系數(shù)：溫度變化1℃引起輸出電壓值的變化△UoT，單位是 V/℃或毫伏每攝氏度。相對(duì)溫度系數(shù)：溫度變化1℃引起輸出電壓相對(duì)變化△UoT/Uo，單位是 V/℃。十．漂移穩(wěn)壓器在輸入電壓、負(fù)載電流和環(huán)境溫度保持一定的情況下，元件參數(shù)的穩(wěn)定性也會(huì)造成輸出電壓的變化，慢變化叫漂移，快變化叫噪聲，介于兩者之間叫起伏。

表示漂移的方法有兩種：

1．在指定的時(shí)間內(nèi)輸出電壓值的變化△Uot。

2．在指定時(shí)間內(nèi)輸出電壓的相對(duì)變化△Uot/Uo。

考察漂移的時(shí)間可以定為 1 分鐘、10 分鐘、1 小時(shí)、8 小時(shí)或更長。只在精度較高的穩(wěn)壓器中，才有溫度系數(shù)和溫漂兩項(xiàng)指標(biāo)。十一．響應(yīng)時(shí)間是指負(fù)載電流突然變化時(shí)，穩(wěn)壓器的輸出電壓從開始變化到達(dá)新的穩(wěn)定值的一段調(diào)整時(shí)間。在直流穩(wěn)壓器中，則是用在矩形波負(fù)載電流時(shí)的輸出電壓波形來表示這個(gè)特性，稱為過度特性。十二．失真這是交流穩(wěn)壓器特有的。是指輸出波形不是正波形，產(chǎn)生波形畸變，稱為畸變。十三．噪聲按 30HZ～18kHZ 的可聽頻率規(guī)定，這對(duì)開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換頻率不成問題，但對(duì)帶風(fēng)扇的電源要根據(jù)需要加以規(guī)定。十四．輸入噪聲為使開關(guān)電源工作保持正常狀態(tài)，要根據(jù)額定輸入條件，按由允許輸入外并疊加于工業(yè)用頻率的脈沖狀電壓（0～peak）制定輸入噪聲指標(biāo)。一般外加脈沖寬度為 100～800us，外加電壓 1000V。
十五．浪涌這是在輸入電壓，以 1 分鐘以上的間隔按規(guī)定次數(shù)加一種浪涌電壓，以避免發(fā)生絕緣破壞、閃絡(luò)、電弧等異�，F(xiàn)象。通信設(shè)備等規(guī)定的數(shù)值為數(shù)千伏，一般為 1200V。
十六．靜電噪聲指在額定輸入條件下，外加到電源框體的任意部分時(shí)，全輸出電路能保持正常工作狀態(tài)的一種重復(fù)脈沖狀的靜電。一般保證 5～10KV 以內(nèi)。十七．穩(wěn)定度允許使用條件下，輸出電壓最大相對(duì)變化△Uo/Uo 。十八．電氣安全要求（GB 4943-90）1．電源結(jié)構(gòu)的安全要求

1）空間要求。UL、CSA、VDE 安全規(guī)范強(qiáng)調(diào)了在帶電部分之間和帶電部分與非帶電金屬部分之間的表面、空間的距離要求。UL、CSA 要求：極間電壓大于等于 250VAC 的高壓導(dǎo)體之間，以及高壓導(dǎo)體與非帶電金屬部分之間（這里不包括導(dǎo)線間），無論在表面間還是在空間，均應(yīng)有 0.1 英寸的距離；VDE 要求交流線之間有 3mm 的徐變或2mm 的凈空隙；IEC 要求：交流線間有 3mm 的凈空間隙及在交流線與接地導(dǎo)體間的 4mm 的凈空間隙。另外，VDE、IEC 要求在電源的輸出和輸入之間，至少有 8mm 的空間間距。

2）電介質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試方法（打高壓：輸入與輸出、輸入和地、輸入 AC 兩級(jí)之間）。

3）漏電流測量。漏電流是流經(jīng)輸入側(cè)地線的電流，在開關(guān)電源中主要是通過靜噪濾波器的旁路電容器泄露電流。UL、CSA 均要求暴露的不帶電的金屬部分均應(yīng)與大地相接，漏電流測量是通過將這些部分與大地之間接一個(gè) 1.5K歐的電阻，其漏電流應(yīng)該不大于 5 毫安。VDE 允許：用 1.5K 歐的電阻與 150nP 電容并接。并施加 1.06 倍額定使用電壓，對(duì)數(shù)據(jù)處理設(shè)備，漏電流應(yīng)不大于 3.5 毫安。一般是 1 毫安左右。

4）絕緣電阻測試。

VDE 要求：輸入和低電壓輸出電路之間應(yīng)有 7M 歐的電阻，在可接觸到的金屬部分和輸入之間，應(yīng)有 2M 歐的電阻或加 500V 直流電壓持續(xù) 1 分鐘。

5）印制電路板要求。要求是 UL 認(rèn)證的 94V-2 材料或比此更好的材料。

2．對(duì)電源變壓器結(jié)構(gòu)的安全要求

1）變壓器的絕緣。變壓器的繞組使用的銅線應(yīng)為漆包線，其他金屬部分應(yīng)涂有瓷、漆等絕緣物質(zhì)。

2）變壓器的介電強(qiáng)度。在實(shí)驗(yàn)中不應(yīng)出現(xiàn)絕緣層破裂和飛弧現(xiàn)象。

3）變壓器的絕緣電阻。變壓器繞組間的絕緣電阻至少為 10M 歐，在繞組與磁心、骨架、屏蔽層間施加 500 伏直流電壓，持續(xù) 1 分鐘，不應(yīng)出現(xiàn)擊穿、飛弧現(xiàn)象。

4）變壓器濕度電阻。變壓器必須在放置于潮濕的環(huán)境之后，立即進(jìn)行絕緣電阻和介電強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，并滿足要求。潮濕環(huán)境一般是：相對(duì)濕度為 92%（公差為 2%），溫度穩(wěn)定在 20 到 30 攝氏度之間，誤差允許 1%，需在內(nèi)放置至少48 小時(shí)之后，立即進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。此時(shí)變壓器的本身溫度不應(yīng)該較進(jìn)入潮濕環(huán)境之前測試高出 4 攝氏度。

5） VDE 關(guān)于變壓器溫度特性的要求。

6） UL、CSA 關(guān)于變壓器溫度特性的要求。