電子基礎知識：開(kāi)關(guān)電源設計知識介紹一

　　1、電子產(chǎn)品，特別是軍用穩壓電源的設計是一個(gè)系統工程，不但要考慮電源本身參數設計，還要考慮電氣設計、電磁兼容設計、熱設計、安全性設計、三防設計等方面。因為任何方面那怕是最微小的疏忽，都可能導致整個(gè)電源的崩潰，所以我們應充分認識到電源產(chǎn)品可靠性設計的重要性。

    2、開(kāi)關(guān)電源電氣可靠性設計

    2.1供電方式的選擇

    集中式供電系統各輸出之間的偏差以及由于傳輸距離的不同而造成的壓差降低了供電質(zhì)量，而且應用單臺電源供電，當電源發(fā)生故障時(shí)可能導致系統癱瘓。分布式供電系統因供電單元靠近負載，改善了動(dòng)態(tài)響應特性，供電質(zhì)量好，傳輸損耗小，效率高，節約能源，可靠性高，容易組成N＋1冗余供電系統，擴展功率也相對比較容易。所以采用分布式供電系統可以滿(mǎn)足高可靠性設備的要求。

    2.2電路拓撲的選擇開(kāi)關(guān)電源一般采用單端正激式、單端反激式、雙管正激式、雙單端正激式、雙正激式、推挽式、半橋、全橋等八種拓撲。單端正激式、單端反激式、雙單端正激式、推挽式的開(kāi)關(guān)管的承壓在兩倍輸入電壓以上，如果按60％降額使用，則使開(kāi)關(guān)管不易選型。在推挽和全橋拓撲中可能出現單向偏磁飽和，使開(kāi)關(guān)管損壞，而半橋電路因為具有自動(dòng)抗不平衡能力，所以就不會(huì )出現這個(gè)問(wèn)題。雙管正激式和半橋電路開(kāi)關(guān)管的承壓僅為電源的最大輸入電壓，即使按60％降額使用，選用開(kāi)關(guān)管也比較容易。在高可靠性工程上一般選用這兩類(lèi)電路拓撲。

    2.3控制策略的選擇

    在中小功率的電源中，電流型PWM控制是大量采用的方法，它較電壓控制型有如下優(yōu)點(diǎn)：逐周期電流限制，比電壓型控制更快，不會(huì )因過(guò)流而使開(kāi)關(guān)管損壞，大大減小過(guò)載與短路的保護；優(yōu)良的電網(wǎng)電壓調整率；迅捷的瞬態(tài)響應；環(huán)路穩定，易補償；紋波比電壓控制型小得多。生產(chǎn)實(shí)踐表明電流控制型的50W開(kāi)關(guān)電源的輸出紋波在25mV左右，遠優(yōu)于電壓控制型。

    硬開(kāi)關(guān)技術(shù)因開(kāi)關(guān)損耗的限制，開(kāi)關(guān)頻率一般在350kHz以下，軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是應用諧振原理，使開(kāi)關(guān)器件在零電壓或零電流狀態(tài)下通斷，實(shí)現開(kāi)關(guān)損耗為零，從而可將開(kāi)關(guān)頻率提高到兆赫級水平，這種應用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的變換器綜合了PWM變換器和諧振變換器兩者的優(yōu)點(diǎn)，接近理想的特性，如低開(kāi)關(guān)損耗、恒頻控制、合適的儲能元件尺寸、較寬的控制范圍及負載范圍，但是此項技術(shù)主要應用于大功率電源，中小功率電源中仍以PWM技術(shù)為主。

    2.4元器件的選用

    因為元器件直接決定了電源的可靠性，所以元器件的選用非常重要。元器件的失效主要集中在以下四個(gè)方面：

    （1)制造質(zhì)量問(wèn)題

    質(zhì)量問(wèn)題造成的失效與工作應力無(wú)關(guān)。質(zhì)量不合格的可以通過(guò)嚴格的檢驗加以剔除，在工程應用時(shí)應選用定點(diǎn)生產(chǎn)廠(chǎng)家的成熟產(chǎn)品，不允許使用沒(méi)有經(jīng)過(guò)認證的產(chǎn)品。

    （2)元器件可靠性問(wèn)題

    元器件可靠性問(wèn)題即基本失效率的問(wèn)題，這是一種隨機性質(zhì)的失效，與質(zhì)量問(wèn)題的區別是元器件的失效率取決于工作應力水平。