開(kāi)關(guān)電源設計的一般考慮

如果你既要快速瞬態(tài)響應，又要低噪聲，那是最糟糕的負載。那你得運用以上的技術(shù)，還得花費許多心血。

1.3.3 電話(huà)

電話(huà)大約在100年前出現的，一直使用大量的鐵和銅，而不是半導體。它是由電話(huà)線(xiàn)供電，而不是電網(wǎng)供電，這就是為什么電燈不亮，而電話(huà)照樣暢通。電源距離在幾百米，甚至幾千米以外，在電話(huà)和電源之間引入了較大電線(xiàn)電阻和電感。

電話(huà)有三個(gè)不同的模式：既不通話(huà)又沒(méi)有振鈴，通話(huà)，待通。這三種狀態(tài)具有不同的特性，每種特性在每個(gè)國家也是不同的。

為了解驅動(dòng)電話(huà)振鈴有多困難，拿出一些數據來(lái)考慮。在振鈴狀態(tài)，電話(huà)看起來(lái)像一個(gè)電感和電容串聯(lián)并用一個(gè)低頻正弦波電源驅動(dòng)。此正弦波在電話(huà)端電壓最小40Vrms(美國)或35V（德國）。實(shí)際上，由于電源輸出在達到電話(huà)之前經(jīng)過(guò)不同阻抗分壓，需要的驅動(dòng)電源電壓要高得多。美國近似7kΩ與8μF串聯(lián)，驅動(dòng)電源是20Hz正弦波。而德國似乎是3.4kΩ與850nF串聯(lián)，用25Hz驅動(dòng)。法國電話(huà)是大于2KΩ和小于2.2μF,可以用25Hz或50Hz驅動(dòng)，取決于是差動(dòng)（平衡）還是不對稱(chēng)驅動(dòng)。電話(huà)本身作為負載更是五花八門(mén)，阻抗由6kΩ～60kΩ，或更高。也不知道這些電話(huà)是怎樣電源供電，除非這個(gè)國家自行規定。甚至一個(gè)電源同時(shí)帶5個(gè)電話(huà)機。

1.3.4 熒光燈

熒光燈是另一個(gè)特殊負載，用一個(gè)特殊的稱(chēng)為鎮流器的電源驅動(dòng)。燈管就有很多類(lèi)型，不同長(cháng)度燈管和環(huán)形燈管，冷陰極大臺燈，廣場(chǎng)照明的鈉燈等等。他們具有不同發(fā)光和電氣特性，但在他們之間重要的不同是否具有加熱燈絲。不需要燈絲的，僅需要兩根導線(xiàn)的稱(chēng)為直接啟動(dòng)燈管；如果有加熱燈絲，還需要增加兩根加熱燈絲導線(xiàn)稱(chēng)為快速啟動(dòng)燈管。因其他特性相同，這里僅討論有燈絲的熒光燈。

熒光燈管是充氣的例如充有氬氣和一滴水銀液體，水銀在工作時(shí)蒸發(fā)成氣體。玻璃管內壁涂敷類(lèi)似顯象管的熒光物質(zhì)。工作時(shí)電壓通過(guò)氣體加在管兩端，燈管實(shí)際上有一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極，但加在燈管上是交流電，不必要區分正負。用交流可減少電極的電蝕。

必須有足夠的啟動(dòng)電壓才能使燈管內的氣體電離，也就是說(shuō)電離形成等離子。等離子發(fā)出紫外線(xiàn)光，激發(fā)了涂敷在管內壁的熒光物質(zhì)轉變成可見(jiàn)光。它比利用高溫加熱發(fā)光的白熾燈發(fā)光效率高。

燈管內的水銀是劇毒物質(zhì)，請不要隨地將燈管打破，否則嚴重破壞環(huán)境。

當燈管關(guān)斷時(shí)，它呈現高阻抗，因為水銀是液體，需要高壓?jiǎn)?dòng)。冷陰極型（即沒(méi)有燈絲）就需要一定時(shí)間高壓以后導通它。帶有燈絲需要加熱燈絲，應用數百毫秒時(shí)間加高壓，預熱大大地降低了燈管的壽命。由于早先電子鎮流器忽視這個(gè)問(wèn)題，電子鎮流器業(yè)發(fā)展較慢。

在燈絲預熱加上高壓以后，燈管導通。一旦燈管導通，燈管近似像一個(gè)穩壓管，如流過(guò)燈管的電流加倍，但燈管端電壓或許只變化10%。管子通過(guò)加倍的電流，當然亮度也加倍，壽命也因此降低。因此需要一個(gè)鎮流器，保持燈管亮度，同時(shí)使電壓、電流保持在燈管廠(chǎng)家規定的允許范圍之內。

在導通狀態(tài)，燈絲仍然發(fā)熱，但已遠小于預熱時(shí)的功率。燈絲是電阻絲，可減少燈絲電壓減少發(fā)熱，而延長(cháng)燈管壽命。

負載時(shí)各式各樣的，可見(jiàn)，不研究負載特性去做電源是不可能做好的。

1.4安全

研究、開(kāi)發(fā)和使用電源，當然要與交流電網(wǎng)高壓打交道。常常碰到不僅是交流高壓（220V/380V），而且還要遇到300V/500V直流。因此使用和操作人員應當時(shí)刻注意到用電的人身安全。國際及各國都制定了電氣設備的安全標準。

應當知道，觸電時(shí)是電流危及生命，而不是電壓。人體感覺(jué)到刺激的電流1mA，通過(guò)人體的電流達數十mA以上時(shí)，肌肉就產(chǎn)生收縮抽搐現象，使人體不能自己離開(kāi)電線(xiàn)。將使心臟喪失擴張和收縮能力，直至死亡。但各人對電流的敏感程度相差較大。如表1.2 所示。

究竟多大電流、多長(cháng)時(shí)間造成死亡尚不明白。為防護觸電，許多國家規定允許觸電電流與時(shí)間的乘積為30mAS。各國規定允許觸電電壓如表1.3。

不管怎樣，應當注意安全問(wèn)題。首先，應避免帶電操作。即轉接電路時(shí)，應當在斷電情況下接線(xiàn)。如果高于50V直流，應一只手接觸電路,一只手放在背后，避免電流經(jīng)一只手流經(jīng)心臟，再流過(guò)另一只手構成回路。

同樣的理由，對地通路不導電。如果你的皮鞋橡膠底破了，就不必再穿了。

在許多電源中，由電網(wǎng)輸入（220V或380V）直接整流濾波，或經(jīng)過(guò)PFC變換輸出高壓直流提供DC/DC變換器。有時(shí)需要測量電路波形。你是否知道示波器的金屬外殼是接地的？你是否還知道示波器輸入地與外殼是相連的？你是否還知道交流電網(wǎng)的中線(xiàn)、地線(xiàn)的連接方式？如果你不知道，就可能在測量操作被電擊或損壞被測電路元件。

作者曾多次經(jīng)歷過(guò)這樣的事例：用示波器觀(guān)察直接由單相電網(wǎng)可控整流電路，而造成操作者觸電和燒毀可控硅整流器，還有甚至損壞了控制電路。其中一個(gè)是示波器與整流器同一交流電源供電，示波器雖然有三線(xiàn)插頭，但是配電電路地線(xiàn)與中線(xiàn)是相連的，這就造成示波器接地外殼將被測電路短路。

從安全考慮，示波器必須三線(xiàn)制供電，即相、中和地－三線(xiàn)插頭。為了避免短路，示波器應當用一個(gè)變比為1:1的隔離變壓器隔離供電，這就避免了接觸任何高電位。即便如此，在檢測高于表2所示安全電壓的路時(shí)，也應當在斷電的情況下轉換測試點(diǎn)。

如果電路中直流高壓大電容，在斷電情況下，即使設置了放電電阻（一般在大電容上并聯(lián)大電阻），仍需等待一定時(shí)間，要確認電容電壓是否完全放電后，才能進(jìn)行電路操作。

實(shí)驗室內的桌面應當有絕緣墊，座椅最好不是導電材料。地面也應當良好絕緣。