工程師不可不知的開(kāi)關(guān)電源關(guān)鍵設計（一）

就其工作狀態(tài)來(lái)講，待機控制電路VQ822、VQ832只工作在兩種狀態(tài)：飽和導通狀態(tài)和截止狀態(tài)。工作在飽和導通狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓下降;工作在截止狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)電源輸出電壓轉到正常值。所以，在開(kāi)關(guān)電源中，待機控制電路出故障，只會(huì )造成開(kāi)關(guān)電源輸出電壓低于正常值，而不會(huì )出現輸出電壓高故障。因此，在檢修開(kāi)關(guān)電源輸出電壓低故障時(shí)，判定待機控制電路是否存在故障的有效方法是將待機控制電路從電路中斷開(kāi)，若斷開(kāi)待機控制電路后，開(kāi)關(guān)電源輸出電壓恢復到正常值，則可判定開(kāi)關(guān)電源輸出電壓低故障在待機控制電路。檢修待機控制電路時(shí)，應當只對VQ832、VQ22、VD836組成的電路進(jìn)行檢查就可以了。

穩壓電路的作用既然是對開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的高低進(jìn)行調整，最終保證開(kāi)關(guān)電源輸出電壓不變。因此，對開(kāi)關(guān)電源而言，穩壓電路出故障，應當有兩類(lèi)故障現象：一是開(kāi)關(guān)電源輸出電壓高，二是輸出電壓低。在開(kāi)關(guān)電源輸出電壓高故障中，又有不同的故障表現形式。歸納起來(lái)，又有如下幾種故障現象：(1)開(kāi)關(guān)電源有穩定的、高于正常值的電壓輸出;(2)開(kāi)關(guān)電源只在開(kāi)機瞬間有大大高于正常值的電壓輸出，其輸出電壓很快降為“0”;(3)開(kāi)關(guān)電源工作在待機狀態(tài)時(shí)，有比待機時(shí)正常電壓高的電壓輸出，在由待機狀態(tài)轉為正常工作狀態(tài)后，輸出電壓正常;(4)開(kāi)關(guān)電源工作在待機時(shí)，輸出電壓正常，在由待機狀態(tài)轉入正常工作狀態(tài)后，輸出電壓高于正常值。

在輸出電壓高的四種故障現象中，第一、二種故障現象的故障范圍應當在穩壓電路和待機控制電路中的公共通道電路。穩壓電路和待機控制電路的公共通道電路由NQ838、NQ821組成，因此，在檢修開(kāi)關(guān)電源有穩定的、高于正常值的電壓輸出和開(kāi)機瞬間有較高電壓輸出，但很快降為“0”故障時(shí)，檢查范圍應當局限于NQ838周邊電路和NQ821。提出上述觀(guān)點(diǎn)的理由是：在開(kāi)關(guān)電源中，在NQ838周邊電路和NQ821正常情況下，只有待機控制電路和穩壓電路中的取樣組件同時(shí)損壞的情況下，才會(huì )出現開(kāi)關(guān)電源有穩定的、高于正常值的電壓輸出和開(kāi)機瞬間有較高電壓輸出，并很快降為“0”故障。而實(shí)際上，電視機開(kāi)關(guān)電源中待機控制電路和穩壓電路中的取樣組件電路同時(shí)損壞的概率很小，在同一電路中幾乎不可能，這就說(shuō)明第一、二種故障現象的故障范圍在NQ838周邊電路和NQ821。

在開(kāi)關(guān)電源輸出電壓高的第三種故障現象中，開(kāi)關(guān)電源由待機狀態(tài)轉到正常工作狀態(tài)后，輸出電壓正常，說(shuō)明開(kāi)關(guān)電源中的穩壓電路不存在故障，由此進(jìn)一步說(shuō)明NQ838周邊電路和NQ821是正常的，這就很清楚的說(shuō)明，造成第三種故障的原因是待機控制電路存在故障，檢修時(shí)，只要對由VQ833、VD836組成的待機控制電路進(jìn)行檢查就行了。

對于開(kāi)關(guān)電源輸出電壓高的第四種故障，應當說(shuō)其故障表現形式與第三種故障表現形式有相似之處。由于開(kāi)關(guān)電源工作在待機狀態(tài)時(shí)，輸出電壓正常，這就說(shuō)明，待機控制電路和由NQ821、NQ838組成的電路不存在故障，在穩壓電路中，如果待機控制電路和由NQ821、NQ838組成的電路不存在故障，其故障就只能在穩壓電路中的取樣組件電路了，所以，檢修第四種故障時(shí)，僅對穩壓電路中的取樣組件NQ833進(jìn)行檢查就行了。

三、開(kāi)關(guān)電源設計的噪聲降低法

開(kāi)關(guān)電源的特征就是產(chǎn)生強電磁噪聲，若不加嚴格控制，將產(chǎn)生極大的干擾。下面介紹的技術(shù)有助于降低開(kāi)關(guān)電源噪聲，能用于高靈敏度的模擬電路。

1　電路和器件的選擇

一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是保持dv/dt和di/dt在較低水平,有許多電路通過(guò)減小dv/dt和/或di/dt來(lái)減小輻射，這也減輕了對開(kāi)關(guān)管的壓力，這些電路包括ZVS(零電壓開(kāi)關(guān))、ZCS(零電流開(kāi)關(guān))、共振模式.(ZCS的一種)、SEPIC(單端初級電感轉換器)、CK(一套磁結構，以其發(fā)明者命名)等。

減小開(kāi)關(guān)時(shí)間并非一定就能引起效率的提高，因為磁性元件的RF振蕩需要強損耗的緩沖，最終可以觀(guān)察到不斷減弱的回程。使用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，雖然會(huì )稍微降低效率，但在節省成 本和濾波/屏蔽所占用空間方面有更大的好處。

2　阻尼

為了保護開(kāi)關(guān)管免受由于寄生參數等因素引起的振蕩尖峰電壓的沖擊常需要阻尼。阻尼器連到有問(wèn)題的線(xiàn)圈上，這也可以減小發(fā)射。

阻尼器有多種類(lèi)型：從EMC角度看，RC阻尼器通常在EMC上是最好的，但比其他的發(fā)熱多一些。權衡各方面的利弊，在緩沖器中應謹慎使用感性電阻。

3　磁性元件有關(guān)問(wèn)題及解決方案

特別需注意的是電感和變壓器的磁路要閉合。例如，用環(huán)形或無(wú)縫磁芯，環(huán)形鐵粉芯適合于存儲磁能的場(chǎng)合，若在磁環(huán)上開(kāi)縫，則需一個(gè)完全短路環(huán)來(lái)減小寄生泄漏磁場(chǎng)。

初級開(kāi)關(guān)噪聲會(huì )通過(guò)隔離變壓器的線(xiàn)圈匝間電容注入到次級，在次級產(chǎn)生共模噪聲，這些噪聲電流難以濾除，而且由于流過(guò)路徑較長(cháng)，便會(huì )產(chǎn)生發(fā)射現象。

一種很有效的技術(shù)是將次級地用小電容連接到初級電源線(xiàn)上，從而為這些共模電流提供一條返回路徑，但要注意安全，千萬(wàn)別超出安全標準標明的總的泄漏地電流，這個(gè)電容也有助于次級濾波器更好的工作。

線(xiàn)圈匝間屏蔽(隔離變壓器內)可以更有效地抑制次級上感應的初級開(kāi)關(guān)噪聲。雖然也曾有過(guò)五層以上的屏蔽，但三層屏蔽更常見(jiàn)?？拷跫壘€(xiàn)圈的屏蔽通常連到一次電源線(xiàn)上，靠近次級線(xiàn)圈的屏蔽經(jīng)常連到公共輸出地(若有的話(huà))，中間屏蔽體一般連到機殼。在樣機階段最好反復實(shí)驗以找到線(xiàn)圈匝間屏蔽的最好的連接方式。

以上兩項技術(shù)也能減小輸入端上感應的次級開(kāi)關(guān)噪聲。適當大小的輸出電感可以將次級交流波形變成半正弦波，因此可以顯著(zhù)地減小變壓器繞組間噪聲(直流紋波).

4　散熱器

散熱器與集電極或TO247功率器件的漏極之間有50pF的電容，因此可以產(chǎn)生很強的發(fā)射。僅僅直接地把散熱片連到機殼，這只是把噪聲引向大地，很可能不能減小總體發(fā)射水平。

較好的做法是：把它們連到一恰當的電路結點(diǎn)——一次整流輸出端，但要注意安全要求。具有屏蔽作用的絕緣隔離片可以連接到開(kāi)關(guān)管上，把它們屏蔽內層接至一次整流端，散熱片要么懸浮要么連到機殼。

散熱片也可以通過(guò)電容連到有危險電壓的線(xiàn)上，電容的引線(xiàn)和PCB軌線(xiàn)構成的電感可能會(huì )與電容 “諧振”，這可對解決某些特殊頻率上的問(wèn)題特別有效。應該在樣機上多次試驗，最終找到散熱片的最佳安裝方法。

5　整流器件

用于一次電源上的整流器和二次整流器，因為其反向電流，可以引起大量的噪聲，最好使用快速軟開(kāi)關(guān)型號的器件。