污水处理设备 污泥处理设备 水处理过滤器 软化水设备/除盐设备 纯净水设备 消毒设备|加药设备 供水/储水/集水/排水/辅助 水处理膜 过滤器滤芯 水处理滤料 水处理剂 水处理填料 其它水处理设备
深圳市米阳科技有限公司
深圳市米阳科技有限公司
阅读：574发布时间：2016-11-14
摘
要
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、可靠性高、负载分担容易等一系列特点。
本文研究了如何提高开关电源的效率，
设计开关电源输入侧
（三相交流输入）
的缺相保
护电路和输入电压过压、
欠压保护电路等问题，
在开关电源的发展应用在节约能源、
节
约资源及保护环境方面都具有重要意义。
关键词
：开关电源、保护电路、
TL431+PC817
、缓冲电路
引言：
开关稳压电源取代晶体管线性稳压电源已有
30
多年历史，
它可大幅度节约能源。
随着能源效率和环保的日益重要，人们对开关电源待机效率期望越来越高。然而目前，
大多数开关电源由额定负载转入轻载和待机状态时，
电源效率急剧下降，
待机效率不能
满足要求。这就给电源设计工程师们提出了新的挑战。
一丶开关电源中开关管的缓冲电路
开关变换器中的功率半导体器件工作在开关状态，
但器件的开通和关断都不是瞬时
完成的。由于器件或电路中存在寄生电容，在器件开通瞬间，会产生很大的电流应力，
造成很大的开通损耗；
同样由于器件在开通期间流过的电流比较大，
关断时器件将会承
受较大的电压应力，
也会造成很大的关断损耗。
开关损耗将导致器件发热甚至损坏，
对
于功率晶体管
(GTR)
，还可能导致器件的二次击穿。
为尽可能减小电流、电压应力或
开关损耗，一方面可设法减小开关变换器中的寄生电感或漏电感（主要靠工艺或
PCB
的合理布局）
；另一方面可通过一些电路来减缓电流、电压应力，并耗散过电压的能量
或使能量反馈回电源中，这样的电路称为缓冲电路。
RCD
缓冲电路以其结构简单、成本
低廉等特点而被广泛应用，但是由于
RCD
缓冲电路的钳位电压会随着负载的变化而变
化，
如果参数设计不合理，
该电路会降低系统的效率，
或者达不到钳位要求而使开关管
损坏。常用的
RCD
缓冲电路可并接在开关变压器的原边，主要由如图
6.2.1
中所示的
R1
、
C1
和
VD1
组成；也可并接在开关管的集射极间，主要由如下图中所示的
R2
、
C2
和
VD2
组成。其中
C1
、
C2
为钳位电容，
R1
、
R2
为耗散电阻。
二丶开关电源功耗分析
开关稳压电源从原理上是由主电路、
控制电路、
检测电路、
辅助电源四大部分组成，
其中主电路是指从交流电网输入、
直流输出的全过程，
包括：
输入滤波器、
整流与滤波、
逆变、
输出整流与滤波。
它们的作用分别是首先将电网存在的杂波过滤，
同时也阻碍本
机产生的杂波反馈到公共电网。
其次是将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，
以
供下一级变换。再将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，
频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。zui后根据负载需要，提供稳定可靠的直流
电源。
控制电路的作用一方面从输出端取样，
经与设定标准进行比较，
然后去控制逆变
器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护
电路鉴别，
提供控制电路对整机进行各种保护措施。
检测电路除了提供保护电路中正在
运行中各种参数外，
还提供各种显示仪表数据。
辅助电源提供所有单一电路的不同要求
电源。
根据开关电源的内部原理，
要减小开关电源待机损耗，
提高待机效率，
首先要分析
开关电源损耗的构成。
三、提高待机效率的方法
根据损耗分析可知，
切断启动电阻，
降低开关频率，
减小开关次数可减小待机损耗，
提高待机效率。具体的方法有：降低时钟频率；由高频工作模式切换至低频工作模式，
如准谐振模式切换至脉宽调制，脉宽调制切换至脉冲频率调制：可控脉冲模式。
（一）切断启动电阻
对于反激式电源，
启动后控制芯片由辅助绕组供电，
启动电阻上压降为
300V
左右。
设启动电阻取值为
47k
Ω
，
消耗功率将近
2W
。
要改善待机效率，
必须在启动后将该电阻
通道切断。
若控制器没有专门启动电路，
也可在启动电阻串接电容，
其启动后的损耗可
逐渐下降至零。
缺点是电源不能自重启，
只有断开输入电压，
使电容放电后才能再次启
动电路。
（二）降低时钟频率
时钟频率可平滑下降或突降。
平滑下降就是当反馈量超过某一阈值，
通过特定模块，
实现时钟频率的线性下降。
（三）切换工作模式
1
．
QR
→
PWM
对于工作在高频工作模式的开关电源，
在待机时切换至低频工作模式可减小待机损
耗。例如，对于准谐振式开关电源（工作频率为几百
kHz
到几
MHz
）
，可在待机时切换
至低频的脉宽调制控制模式
PWM
（几十
kHz
）
。
2
．
PWM
→
PFM
对于额定功率时工作在
PWM
模式的开关电源，
也可以通过切换至
PFM
模式提高待机
效率，即固定开通时间，调节关断时间，负载越低，关断时间越长，工作频率也越低。
通过降低时钟频率和切换工作模式实现降低待机工作频率，
提高待机效率，
可保持
控制器一直在运作，
在整个负载范围中，
输出都能被妥善的调节。
即使负载从零激增至
满负载的情况下，
能够快速反应，
反之亦然。
输出电压降和过冲值都保持在允许范围内。
（四）可控脉冲模式
可控脉冲模式，也可称为跳周期控制模式是指当处于轻载或待机条件时，由周期比
PWM
控制器时钟周期大的信号控制电路某一环节，使得
PWM
的输出脉冲周期性的有效或失
效。
这样即可实现恒定频率下通过减小开关次数，
增大占空比来提高轻载和待机的效率。
该信号可以加在反馈通道，
PWM
信号输出通道，
PWM
芯片的使能引脚。
四、存在的问题
以上介绍的切断启动电阻、
降低开关频率，
减小开关次数等方法均可减小待机损耗，
提高待机效率，
但也带来一些问题，
首先是频率降低导致输出电压纹波的增加，
其次如
果频率降至
20kHz
以内，
可能有音频噪音。
而在
BurstMode
的
OFF
期间内，
如果负载激
增，输出电压会大大降低，如果输出电容不够大，电压甚至可能降低至零。如果增大输
出电容，以减小输出电压纹波，则会导致成本增加，并会影响系统动态性能。因此在采
取相关措施来减小开关电源待机损耗，
提高待机效率的同时，
也必须综合考虑相关因素。
五丶开关电源的应用现状和发展前景
随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在*领域的应用，推动了*产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
20世纪90年代，开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。可开关电源也存在着电路复杂、射频干扰、电磁干扰大的缺点。随着电子技术的发展，上述缺点正在被逐步克服。整机电路分为主电路和控制电路。主电路包括输入整流滤波、功率转换和输出整流滤波三个环节。大容量电力电源产品的需求迅速提升，开关电源市场稳步增长。因为国家对能源和环保问题日益重视，电力行业结构调整势在必行；随着电力电子技术的进步，开关电源在节能降耗环保问题上的作用日益显着；、大容量机组渐成市场主力，有效拉动电源市场需求，所以中国电力电源市场的这种变化与我国宏观政策导向和电力行业的影响密不可分。受国家宏观政策的影响，我国电力行业结构有所调整，小火电机组相继叫停，大型、机组陆续投产。这种电力行业结构的转变显着拉动了大容量电源的市场需求，从而有效带动开关电源市场稳步增长。近年来，随着我国电力电子技术的快速发展，开关电源产品也朝着高频化、高功率密度、高功率因素、率、高可靠性和高智能化方向发展。这种由于技术进步带动的产品创新同时受到市场的认可。绿色电源，模块化电源的问世在节能、降耗、环保方面发挥了重要的作用，对于缓解我国的能源和环境问题大有裨益。
总之，
开关电源是电力电子发展的必然产物，顺应了时代的发展，它的出现已经带来了技术的革新。现在无论是国内还是国外都在发展开关电源，所以其前景是美好的，开关电源在一定程度上取代传统电源已经是必然的趋势了。
结论
开关电源具有效率高、体积小、重量轻、可靠性高、负载分担容易等一系列特点。近年来，随着我国电力电子技术的快速发展，开关电源产品也朝着高频化、高功率密度、高功率因素、率、高可靠性和高智能化方向发展。开关电源的发展与应用在安防监控，节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
参考文献
环保在线 设计制作，未经允许翻录必究 .
请输入账号
请输入密码
请输验证码
请输入你感兴趣的产品
请简单描述您的需求
请选择省份