0 height=19> \* MERGEFORMAT ,，則變壓器副邊各路電壓分別為：

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

故各路輸出副邊匝數(shù)分別為：

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

⒋ 電流密度的計算

功率開關(guān)變壓器的電流密度Ｊ可由下式來計算：

\* MERGEFORMAT                        （3.38）

公式中的Ｊ為功率開關(guān)變壓器的電流密度,，單位為Ａ／m㎡。

⒌ 漆包線的選擇

功率開關(guān)變壓器中名繞組所選用的銅導(dǎo)線是根據(jù)變壓器中的工作電流和電流密度確定的,。可用下式來計算：

\* MERGEFORMAT                                 （3.39）

\* MERGEFORMAT                                 （3.40）

\* MERGEFORMAT                                （3.41）

上面三個公式中的S1,、S2,、Smi分別為功率開關(guān)變壓器各繞組中所選銅導(dǎo)線的截面積，單位為m㎡,；I1,、I2、Ii分別為功率開關(guān)變壓器各繞組中所通過電流的有效值,，單位為A,。采用上面的公式計算功率開關(guān)變壓器各繞組所先銅導(dǎo)線的截面積時,，不論是初級繞組還是次級繞組，均可適應(yīng),。按照上面的公式計算出所需銅導(dǎo)線截面積后,，在選擇銅導(dǎo)線時，還應(yīng)該考慮趨膚效應(yīng)的影響,。當(dāng)導(dǎo)線有交流電流流過時,，因?qū)Ь€內(nèi)部和邊緣部分所交鏈的磁通不同，就會導(dǎo)致導(dǎo)線截面上的電流產(chǎn)生不均勻分布,，相當(dāng)于導(dǎo)線有效截面積減小了,，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)。功率開關(guān)變壓器的工作頻率在20KHz以上,，隨著工作頻率的提高,，趨膚效應(yīng)所帶來的影響愈趨明顯。因此,，在設(shè)計時必須慎重考慮趨膚效應(yīng)所引起的導(dǎo)線截面積的減小問題,。

①    穿透深度

穿透深度指的是由于趨膚效應(yīng)，高頻效應(yīng)電流沿導(dǎo)體表面能夠達(dá)到的徑向深度,。導(dǎo)線流過高頻交流電流時,，有效截面積的減小可用穿透深度與交流電流的頻率、導(dǎo)線的磁導(dǎo)率以及電導(dǎo)率之間的關(guān)系為：

\* MERGEFORMAT                           （3.42）

式中的△H為穿透深度,，單位為mm,； \* MERGEFORMAT 為導(dǎo)線上所流過效應(yīng)電流的角頻率（與占有率之間的關(guān)系為 \* MERGEFORMAT ），單位為Hz,； \* MERGEFORMAT 為導(dǎo)線的磁導(dǎo)率,，單位為H/m； \* MERGEFORMAT 為導(dǎo)線的電導(dǎo)率,，單位為S/m,。當(dāng)導(dǎo)線為圓銅導(dǎo)線時，公式可變?yōu)椋?/p>

\* MERGEFORMAT                               （3.43）

上式中的F為導(dǎo)線上所流過交流電流的頻率,，單位為Hz,。當(dāng)流過圓銅導(dǎo)線上的高頻交流電流頻率為50kHz時，趨膚效應(yīng)所導(dǎo)致的穿透深度為０.2955△H／mm,。

②    導(dǎo)線的選擇原則

在選擇所要使用的功率開關(guān)變壓器初,、次級繞組的導(dǎo)線線徑時，一定要使導(dǎo)線的直徑小于兩倍的由于趨膚效應(yīng)所引起的穿透深度,。因此在本次設(shè)計中,，由于工作在50kHz的頻率下，趨膚效應(yīng)所導(dǎo)致的穿透深度為0.2955△H／mm,，所以導(dǎo)線的直徑應(yīng)為：

\* MERGEFORMAT

根據(jù)功率開關(guān)變壓器各繞組的工作電流和所規(guī)定的電流密度,，可以確定所要采用的導(dǎo)線規(guī)格,，其計算公式如3.41所示?？紤]到銅線的電流密度可取3～6A/m㎡,，這里取4A/m㎡。

計算原邊最大工作電流,。在最低交流輸入電壓為了180V時,，變壓器原邊通過的電流一定是最大可能的工作電流，由 \* MERGEFORMAT 可得： \* MERGEFORMAT ,，所以電流有效值 \* MERGEFORMAT （A）,。由公式可得：

\* MERGEFORMAT

考慮到趨膚效應(yīng)的影響，導(dǎo)線直徑要小于0.5914mm,。另外,，考慮到銅線的電流密度可取 \* MERGEFORMAT ，這里取 \* MERGEFORMAT ,。由最大工作電流得出的所需導(dǎo)線的截面積選擇合適的導(dǎo)線,，因此，這里原邊采用銅芯直徑為0.40mm的漆包線絞結(jié)成3股并繞,。

由副邊各回路工作電流,，可以計算所需導(dǎo)線的截面積，分別為：

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

因此,，可以確定副邊各繞組的銅芯直徑為：Do1取0.3mm的漆包線進(jìn)行2股并繞,；Do2取0.40mm的漆包線進(jìn)行2股并繞；Do3取0.50mm的漆包線絞結(jié)成4根進(jìn)行并繞,。

③    交流電阻的計算

當(dāng)使用的導(dǎo)線線徑大于兩倍的穿透深度時,，由于趨膚效應(yīng)所引起的導(dǎo)線電阻將增加，因此應(yīng)應(yīng)用導(dǎo)線的交流有效電阻值來計算繞組的壓降和損耗,。其計算公式為：

\* MERGEFORMAT                           （3.44）

上式中的d為實心圓銅導(dǎo)線的直徑,，單位為mm。

因此,，各繞組的交流電阻分別為：

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

④    電流有效值的計算

在功率開關(guān)變壓器中,，流過變壓器繞組中的電流通常為矩形方波，計算各繞組的功率損耗時,，應(yīng)該采用電流的有效值,，即均方根值來計算。電流有效值的計算公式如下式所示：

\* MERGEFORMAT                          （3.45）

式中的Ip為矩形脈沖的峰值,。

⒍ 分布參數(shù)的計算

在開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中使用的功率開關(guān)變壓器所傳輸?shù)氖歉哳l脈沖方波信號。在傳輸?shù)乃沧冞^程中,，漏感和分布電容會引起浪涌電流和尖峰電壓及頂部振蕩,，造成損耗增加,，嚴(yán)重時會導(dǎo)致功率開關(guān)損壞。在輸出電壓較高時,，由于繞組的匝數(shù)和層數(shù)較多,，因此就要考慮分布電容的影響和危害。同時,，降低分布電容有利于抑制高頻信號對負(fù)載的影響和干擾,。對于同一個變壓器，要同時減小和降低漏感和分布電容是非常困難的,。因為二者的減小和降低是相互矛盾的,，所以應(yīng)根據(jù)不同的工作要求，使漏感和分布電容都壓縮到最低極限值為宜,。在功率開關(guān)變壓器的設(shè)計和加工過程中,，為了校驗所設(shè)計和加工的功率開關(guān)變壓器的分布參數(shù)是否在所規(guī)定的要求之下，就必需進(jìn)行計算,。計算內(nèi)容包括漏感和分布電容的計算,。

①漏感的計算

變壓器的漏感是由于初級與次級之間、層與層之間,、匝與匝之間磁通沒有完全耦合而造成的,。通常采用初級繞組和次級繞組交替分層繞制的方法來降低變壓器的漏感。但是,，交替分層繞制使線圈結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，繞制加工難度增加，分布電容增大,。因此,，在實際設(shè)計中，一般取線圈磁勢組數(shù)M以不超過4為宜,，其線圈繞制方法和漏感的計算方法如下：

(1)罐型和芯式磁心漏感的計算方法

罐型和芯式磁心漏感的計算方法見表3.2所示,。

表3.2 磁芯漏感的計算

漏感勢組數(shù)	M=1、M=２,、M=4
殼式磁心 （單線包）	\* MERGEFORMAT
芯式磁心 （雙線包）	\* MERGEFORMAT

式中：Ls為所計算的漏感值,，單位為H；lm為初,、次級繞組的平均厚度,，單位為cm，hm為初,、次級繞組的高度,，單位為cm； \* MERGEFORMAT 為初,、次級繞組的絕緣厚度,，單位為cm,； \* MERGEFORMAT 為每柱上初級繞組的厚度，單位為cm,； \* MERGEFORMAT 為每柱上次級繞組的厚度,，單位為cm；kl為漏感修正系數(shù),，可由下式計算：

\* MERGEFORMAT                          （3.46）

其中y為線圈結(jié)構(gòu)參數(shù),，可由下式計算：

\* MERGEFORMAT                           （3.47）

此式中的 \* MERGEFORMAT 為線圈的總厚度（不包括內(nèi)外絕緣層的厚度），單位為cm,；M為漏感組數(shù),，M≤4。漏感正系數(shù)kl可由漏感修正系數(shù)曲線上查得,。

(2)初,、次級漏感的換算

由于初級繞組繞在最里邊，因此可以認(rèn)為初級繞組的的漏感為零,。而次級繞組繞在最外邊,，其漏感則肯定不為零，可以采用下式計算：

\* MERGEFORMAT        （3.48）

式中Ls2為次級繞組的漏感值,，單位為H,；Lr為繞組的電感量，單位為H,； \* MERGEFORMAT 為環(huán)型變壓器的內(nèi)徑,，單位為cm； \* MERGEFORMAT 為環(huán)型變壓器的外徑,，單位為cm,；hr為環(huán)型變壓器的高度，單位為cm,；N2為次級繞組的匝數(shù),； \* MERGEFORMAT 為次級繞組層與層之間的厚度，單位為cm,。將次級繞組的漏感換算至初級的漏感為：

\* MERGEFORMAT                         （3.49）

公式中的Ls1為次級換算至初級的漏感,，單位為H；N1為初級繞組的匝數(shù),。

(3)減小漏感的措施

在功率開關(guān)變壓器的設(shè)計計算和繞制加工過程中,，可采取下列措施來減小漏感：

Ⅰ. 盡量減少繞組的匝數(shù)，選用高飽和磁感應(yīng)強度,、低損耗的磁性材料,。

Ⅱ. 盡量減小繞組的厚度，增加繞組高度。

Ⅲ. 盡可能減小繞組間的絕緣厚度,。

Ⅳ. 采用分層交叉繞制方式繞制初,、次級繞組。

Ⅴ. 對于環(huán)型磁心變壓器,，不管初次級繞組的匝數(shù)有多少，在繞制繞組時,，均沿環(huán)形圓周均勻分布地繞制,。

Ⅵ. 對于大電流工作狀態(tài)下的環(huán)型磁心變壓器，采用多繞組并聯(lián)方式繞制并且盡可能地減小線徑,。

Ⅶ. 在輸入電壓不太高的情況下,，初次級磽組采用雙線并繞的加工工藝。

⒎ 變壓器損耗的計算

功率開關(guān)變壓器的損耗包括繞組的銅耗和磁心的磁耗,。繞組的銅耗取決于繞組線圈的材料,、匝數(shù)和所選用繞組導(dǎo)線的粗細(xì)以及股數(shù)。此外,，當(dāng)傳輸功率固定時,，在計算和設(shè)計功率開關(guān)變壓器的過程中，一定要將各種參數(shù)盡可能地考慮進(jìn)去,，最后使得銅耗和磁耗保持相等和平衡,。只在這樣才能保證功率開關(guān)變壓器中磁心溫升與繞組線包的溫升達(dá)到平衡或一致。

① 繞組銅耗的計算,。功率開關(guān)變壓器名個繞組的銅耗取決于每一個繞組線圈中所流過的電流有效值和每一個繞組線圈導(dǎo)線的交流電阻,。可用下式來計算：

\* MERGEFORMAT                          （3.50）

\* MERGEFORMAT                         （3.51）

\* MERGEFORMAT                          （3.52）

上面三個公式中的Pm1,、Pm2,、Pmi分別為各個繞組的銅耗，單位為Ｗ,；I1,、I2、Ii分別為各個繞組中所流過的電流有效值,，單位為A,；Rm1、Rm2,、Rmi分別為各個繞組的交流電阻,，單位為 \* MERGEFORMAT 。因此,，各繞組的銅耗為：

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

\* MERGEFORMAT

② 磁心磁耗的計算,。功率開關(guān)變壓器磁心的磁耗由工作頻率、工作磁感應(yīng)強度和磁性材料的性質(zhì)等參數(shù)來決定?？捎孟率絹碛嬎悖?/p>

\* MERGEFORMAT                             （3.53）

式中：Pc為功率開關(guān)變壓器磁心的磁耗,，單位為Ｗ；Pc0為在工作頻率和工作磁感應(yīng)強度下,，單位質(zhì)量的磁心損耗,，單位為Ｗ/kg；Gc為磁心的質(zhì)量,，單位為kg,。

③ 功率開關(guān)變壓器總損耗的計算。功率開關(guān)變壓器的總損耗就等于繞組的銅耗Pm和磁心的磁耗Pc之和,?？捎孟率絹碛嬎悖?/p>

\* MERGEFORMAT                              （3.54）

繞組的銅耗Pm為功率開關(guān)變壓器各個繞組銅耗之和，即公式：

\* MERGEFORMAT

公式中的Pz為功率開關(guān)變壓器的總損耗,，單位為W,。

⒏ 變壓器溫升的計算

功率開關(guān)變壓器的溫升有下列兩個含義：

①在磁心的各個磁性參數(shù)都符合設(shè)計要求條件下的正常溫升。

②在特定條件下的溫升,。

在選擇磁心時,，由于受到某些外界因素和條件，如價格,、外形尺寸以及磁心的加工制作的限制,，使得所選用磁心的某些性能參數(shù)不能達(dá)到設(shè)計要求，如傳輸功率低于所計算的傳輸功率,，磁心的面積乘積小于所要求的數(shù)值,，窗口面積小于所要求的數(shù)值，使繞組的銅耗增大等,，這樣就會造成功率開關(guān)變壓器的溫升急劇升高,。在這種情況下，必須采取強制風(fēng)冷的方法,，把變壓器的溫度降下來,，使變壓器強行來完成所要求傳輸?shù)墓β省?/p>

功率開關(guān)變壓器輸入功率的一部分由于損耗而將變成熱量，從而使變壓器的溫度升高,，并通過輻射和對流的共同作用,，從變壓器的外表面將這些熱量的一部分散發(fā)掉。因此,，變壓器的溫升與變壓器的表面積的大小的關(guān)系十分密切,。變壓器溫升的計算可以參照變壓器的結(jié)構(gòu)形式，按下列的方法進(jìn)行計算：

\* MERGEFORMAT                           （3.55）

式中：S1為變壓器的表面積,，單位為c㎡,；Ap為磁心面積的乘積,，單位為 \* MERGEFORMAT ；ks為表面積系數(shù),，與磁心的結(jié)構(gòu)形式有關(guān),。對于本次設(shè)計選用的E型磁心，經(jīng)查表,，其對應(yīng)的表面積系數(shù)ks＝41.3,。

功率開關(guān)變壓器表面單位面積所損耗的平均功率q為

\* MERGEFORMAT                              （3.56）

式中的q為功率開關(guān)變壓器表面單位面積所損耗的平均功率，單位為 \* MERGEFORMAT ,。經(jīng)查得在本次設(shè)計中當(dāng)溫深取50℃時,，q＝0.07Ｗ／c㎡。

⒐ 功率開關(guān)變壓器設(shè)計中的一些重要參數(shù)和技術(shù)性能

功率開關(guān)變壓器設(shè)計中的一些重要參數(shù)和技術(shù)性能主要包括磁心磁性材料的技術(shù)參數(shù),、絕緣材料及骨架材料的技術(shù)性能參數(shù)和功率開關(guān)變壓器的裝配及絕緣處理等內(nèi)容。

① 磁心磁性材料的技術(shù)參數(shù)

在半橋式直流變換器電路中所使用的功率變壓器工作在雙極性狀態(tài),。在這種工作狀態(tài)下,，由于功率開關(guān)變壓器的初級繞組在一個周期內(nèi)要加上幅值和導(dǎo)通時間都相等而方向相反的脈沖方波電壓，因此功率開關(guān)變壓器磁心中所產(chǎn)生的磁通沿交流磁滯回線對稱地一下移動,，磁心工作于整個磁滯回線上,，如圖3.13所示。因此在一個周期中,，磁感應(yīng)強度從正最大值變化到負(fù)最大值,，磁心中的直流磁化分量基本抵消。

圖3.13   雙極性功率開關(guān)變壓器磁心的磁滯回線

由于鐵氧體磁心價格便宜,、加工簡單,、結(jié)構(gòu)形式多種多樣，因此得到了非常廣泛的應(yīng)用,。但是,，鐵氧體磁心也存在著許多缺點，如飽和磁感應(yīng)強度值較低,，溫度穩(wěn)定性較差,，易碎等。對于對體積,、重量,、環(huán)境條件及性能指標(biāo)等方面要求不是很高的情況下還是有一定的優(yōu)勢。有關(guān)鐵氧體磁性材料的主要磁性能參數(shù)如表3.9所示：

表3.9  鐵氧體磁性材料主要磁性能參數(shù)

磁性 材料	飽和磁感應(yīng)強度/T	剩余磁感應(yīng)強度/T	矯頑力 /(A/N)	居里溫度 /℃	工作頻率 ／kHz	工作溫度 ／℃
Mn – Zn 鐵氧體	0.4	0.14	24	150	～300	～100

雙極性工作狀態(tài)下的功率開關(guān)變壓器要求磁性材料具有較高的導(dǎo)磁率和較低的高頻損耗,。這點與單極性工作狀態(tài)下的功率開關(guān)變壓器的要求磁性材料具有較高的磁感應(yīng)強度和較低的剩余磁感應(yīng)強度有點區(qū)別,。
　　軟磁鐵氧體，常用的分為錳鋅鐵氧體和鎳鋅鐵氧體兩大系列,，錳鋅鐵氧體的組成部分是Fe2O3,，MnCO3，ZnO，它主要應(yīng)用在1MHz以下的各類濾波器,、電感器,、變壓器等，用途廣泛,。而鎳鋅鐵氧體的組成部分是Fe2O3,，NiO，ZnO等,，主要用于1MHz以上的各種調(diào)感繞組,、抗干擾磁珠、共用天線匹配器等,。
在開關(guān)電源中應(yīng)用最為廣泛的是錳鋅鐵氧體磁心,，而且視其用途不同，材料選擇也不相同,。用于電源輸入濾波器部分的磁心多為高導(dǎo)磁率磁心,，其材料牌號多為R4K～R10K，即相對磁導(dǎo)率為4000～10000左右的鐵氧體磁心,，而用于主變壓器,、輸出濾波器等多為高飽和磁通密度的磁性材料，其Bs為0.5T（即5000GS）左右,。

開關(guān)電源用鐵氧體磁性材應(yīng)滿足以下要求：

a.具有較高的飽和磁通密度Bs和較低的剩余磁通密度Br

磁通密度Bs的高低,，對于變壓器和繞制結(jié)果有一定影響。從理論上講,，Bs高,，變壓器的繞組匝數(shù)可以減小，銅損也隨之減小,。

在實際應(yīng)用中,，開關(guān)電源高頻變換器的電路形式很多，對于變壓器而言,，其工作形式可分為兩大類：

1）雙極性

電路為半橋,、全橋、推挽等,。變壓器一次繞組里正負(fù)半周勵磁電流大小相等,，方向相反，因此對于變壓器磁心里的磁通變化,，也是對稱的上下移動,，B的最大變化范圍為△B=2Bm，磁心中的直流分量基本抵消,。
2）單極性,。電路為單端正激,、單端反激等，變壓器一次繞組在1個周期內(nèi)加上1個單向的方波脈沖電壓（單端反激式如此）,。變壓器磁心單向勵磁,，磁通密度在最大值Bm到剩余磁通密度Br之間變化，這時的△B=Bm－Br,，若減小Br,，增大飽和磁通密度Bs，可以提高△B,，降低匝數(shù),，減小銅耗。

2）在高頻下具有較低的功率損耗

鐵氧體的功率損耗,，不僅影響電源輸出效率,，同時會導(dǎo)致磁心發(fā)熱，波形畸變等不良后果,。變壓器的發(fā)熱問題,，在實際應(yīng)用中極為普遍，它主要是由變壓器的銅損和磁心損耗引起的,。如果在設(shè)計變壓器時，Bm選擇過低,，繞組匝數(shù)過多,，就會導(dǎo)致繞組發(fā)熱，并同時向磁心傳輸熱量,，使磁心發(fā)熱,。反之，若磁心發(fā)熱為主體,，也會導(dǎo)致繞組發(fā)熱,。

選擇鐵氧體材料時，要求功率損耗隨溫度的變化呈負(fù)溫度系數(shù)關(guān)系,。這是因為,，假如磁心損耗為發(fā)熱主體，使變壓器溫度上升,，而溫度上升又導(dǎo)致磁心損耗進(jìn)一步增大,，從而形成惡性循環(huán)，最終將使功率管和變壓器及其他一些元件燒毀,。

3）適中的磁導(dǎo)率

相對磁導(dǎo)率究竟選取多少合適呢,？這要根據(jù)實際線路的開關(guān)頻率來決定，一般相對磁導(dǎo)率為2000的材料,，其適用頻率在300kHz以下,，有時也可以高些,，但最高不能高于500kHz。對于高于這一頻段的材料,，應(yīng)選擇磁導(dǎo)率偏低一點的磁性材料,，一般為1300左右。

4）較高的居里溫度

居里溫度是表示磁性材料失去磁特性的溫度,，一般材料的居里溫度在200℃以上,，但是變壓器的實際工作溫度不應(yīng)高于80℃，這是因為在100℃以上時,，其飽和磁通密度Bs已跌至常溫時的70％,。因此過高的工作溫度會使磁心的飽和磁通密度跌落的更嚴(yán)重。再者,，當(dāng)高于100℃時,，其功耗已經(jīng)呈正溫度系數(shù)，會導(dǎo)致惡性循環(huán),。對于R2KB2材料,，其允許功耗對應(yīng)的溫度已經(jīng)達(dá)到110℃,，居里溫度高達(dá)240℃,，滿足高溫使用要求。

② 絕緣材料及骨架材料的技術(shù)性能參數(shù)

功率開關(guān)變壓器中的絕緣材料和浸漆封裝直接影響著功率開關(guān)變壓器的轉(zhuǎn)換效率和安全可靠性,。

ⅰ絕緣壓敏粘膠帶

絕緣壓敏粘膠帶是近幾年則研制成功后投放市場的新型材料,，它以抗電絕緣強度高,、使用方便、機械性能好,、色彩鮮艷,、價格低廉等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于各種變壓器繞組的層間、繞組間,、繞組和骨架之間的絕緣和外包絕緣,。在功率開關(guān)變壓器中所使用的粘膠帶以聚脂、滌綸,、聚氯乙烯為基材,，用丙烯酸脂聚合物為粘合劑，經(jīng)涂布,、烘焙,、加熱交聯(lián)而成壓敏粘膠帶。功率開關(guān)變壓器中所使用的粘膠帶必須滿足以下要求：⒈粘膠性能好,，抗剝離,，具有一定的拉伸強度。

⒉絕緣性能好,，耐高壓,，耐有機溶劑,，抗老化。

⒊溫度穩(wěn)定性好,，隨著變壓器的溫升,，對變壓器各種穩(wěn)定性的影響小，并且還要具有阻燃的良好特性,。

⒋色澤光潔鮮艷,。

⒌導(dǎo)熱性能良好。

③ 功率開關(guān)變壓器的裝配及絕緣處理

⑴功率開關(guān)變壓器的裝配

功率開關(guān)變壓器的裝配也就是將繞制完成的線圈部件與磁心零件裝配在一起,，必要時還需裝配屏蔽層和固定夾框,。功率開關(guān)變壓器的裝配工藝流程如圖3.14所示。

 SHAPE \* MERGEFORMAT

圖3.14  變壓器裝配工藝流程圖

工藝流程可敘述如下：

Ⅰ.調(diào)試,。裝配磁心前調(diào)整氣隙之電感量,，直到符合要求時為止。該工序只在磁心間的氣隙需外加間隙時進(jìn)行,。若設(shè)計所規(guī)定的氣隙是在磁心制造加工時就由磁心的生產(chǎn)廠家在磁心的中柱上磨削而成的話,，則該工序可以免去。

Ⅱ.磁心上膠,。目的是將磁心牢固地粘合在一起,。

Ⅲ.裝間隙片。選擇與所計算出的氣隙寬度相等的墊片分別粘于磁心的端面上,。墊片一般均選擇疊層絕緣紙,，并與變壓器端面外形相同。

Ⅳ.裝磁心,。將磁心套入繞有線圈的骨架內(nèi)對齊粘合在一起。

Ⅴ.包膠帶和裝夾具,。當(dāng)設(shè)計文件規(guī)定在磁心四周要包扎壓敏膠帶時,，可利用該膠帶兼作磁心端面膠干燥固定裝置，否則磁心粘合后還要用專用夾具將磁心固定后進(jìn)行常溫干燥或高溫干燥,。

Ⅵ.干燥,。磁心上膠、浸漬后所進(jìn)行的常溫干燥或高溫干燥,。

Ⅶ.裝屏蔽層,。根據(jù)設(shè)計文件的要求和規(guī)定，在變壓器的周圍沿著繞線的方向采用較薄的金屬寬帶加裝屏蔽層,。

Ⅷ.修正,。

⑵功率開關(guān)變壓器的絕緣處理——浸漆處理

功率開關(guān)變壓器裝配完成以后，還必須進(jìn)行絕緣處理,，也就是浸漆處理,。這是因為浸漆處理后能夠起到以下的作用,。

Ⅰ.能夠提高電器絕緣性能。

Ⅱ.能夠增強耐潮濕性能,。

Ⅲ.能夠增強耐熱性能和提高導(dǎo)熱率,。

Ⅳ.增加了機械強度，防止了匝間短路,。

Ⅴ.能夠提高化學(xué)穩(wěn)定性,。

Ⅵ.提高了外表的美觀感，增強了防銹能力,。

⑶功率開關(guān)變壓器的預(yù)烘,、浸漬和干燥處理

Ⅰ.功率開關(guān)變壓器的預(yù)烘處理。功率開關(guān)變壓器預(yù)烘處理的目的是把變壓器絕緣材料和空氣中的潮氣和水分除掉,，要完成這一過程需要一定的溫度和時間,，有時甚至還需要采取抽真空、循環(huán)通風(fēng)等方法來實現(xiàn),。去潮氣和水分的本質(zhì)是將水分蒸發(fā)出去,。因此，為了加快蒸發(fā)的速度,，縮短時間,，可以將溫度調(diào)得稍微高一些，但溫度過高將會降低絕緣材料的壽命,。一般采用的預(yù)烘溫度為110～120℃（在正常壓力下）,；若在真空烘箱中預(yù)烘，預(yù)烘溫度可以適當(dāng)?shù)鸵恍?，溫度一般?0～110℃范圍內(nèi),。預(yù)烘一般都是在烘箱內(nèi)加熱干燥?？晒╊A(yù)烘使用的烘箱有以下幾種：

?、】諝庾匀谎h(huán)烘箱。

ⅱ強迫空氣循環(huán)烘箱,。

ⅲ真空烘箱,。

預(yù)烘時間的長短主要取決于絕緣電阻是否達(dá)到要求，它和產(chǎn)品的體積,、結(jié)構(gòu)和預(yù)烘方法等因素有關(guān),。為了使線圈內(nèi)部的水分容易蒸發(fā)出來，預(yù)烘溫度要逐步增加,，使熱量漸漸從外部進(jìn)入線圈內(nèi)部,。若驟然加熱，會使線圈表面水分快速蒸發(fā),，表面蒸汽壓力大,，水分不易從內(nèi)部排出,。

Ⅱ.功率開關(guān)變壓器的浸漬處理。

功率開關(guān)變壓器預(yù)烘之后便是浸漬,，浸漬前先將漆基放入稀釋劑內(nèi)溶解,，使絕緣漆的粘度調(diào)至４號粘度計25～30s（在20℃的常溫下）。稀釋劑的選擇應(yīng)根據(jù)絕緣漆和漆包線的性質(zhì)而定,。常用的浸漬方法有：常壓熱浸,、加壓浸漬和真空加壓浸漬等三種方法。

ⅰ.常壓熱浸,。當(dāng)預(yù)烘的變壓器溫度降到50～60℃時,，趁熱沉入漆液內(nèi)，使漆液高出變壓器100mm左右,。漆液滲入變壓器線圈內(nèi),，并把線圈內(nèi)部的氣體排出。當(dāng)停止冒出氣泡時,，即可取出,。沉浸時的溫度不宜高也不宜過低。溫度過高會引起表面漆過早結(jié)成膜,，使內(nèi)部溶劑與潮氣不易揮發(fā)出來,。溫度過低就會降低漆的滲透能力，浸漬后的線圈也易吸收空氣中的水分和潮氣,，降低了預(yù)烘的效果,。

ⅱ.加壓浸漬。加壓浸漬也稱為壓力浸漬,。它比熱浸法速度快,，所用時間短，質(zhì)量高,。這種方法主要是增強了漆的滲透能力,，可浸得較透。它需要使用能夠承受5～10個大氣壓的球形壓力浸漬罐來進(jìn)行浸漬,。其過程是將預(yù)烘過線圈溫度降至50～60℃，然后沉入盛有漆的球形壓力浸漬罐內(nèi)加蓋密封,，使用泵加壓至3～7個大氣壓,，保持3～5分鐘，然后降低壓力3～5分鐘,，再加壓,，而后又降壓，如此循環(huán)重復(fù)多次,，最后解除壓力,，取出變壓器滴1～2小時,，擦去不需要浸漬部分的漆，就可以放入烘箱內(nèi)烘干,。

ⅲ.真空加壓浸漬,。真空加壓浸漬也稱為真空壓力浸漬。它的主要優(yōu)點是浸漬質(zhì)量很高,，容易滲透,，可以使變壓器線圈吸附的潮氣和水分降至最小限度。缺點是設(shè)備較復(fù)雜,，費用較高,。

Ⅲ.功率開關(guān)變壓器的干燥處理。功率開關(guān)變壓器浸漬后的烘干過程要比預(yù)烘更為復(fù)雜,。在烘干過程中不但有物理變化過程,，同時還有化學(xué)反應(yīng)過程。溶劑在作為稀釋的同時,，由于干燥時它從內(nèi)部揮發(fā)會形成毛細(xì)孔,，能使空氣進(jìn)入漆的內(nèi)部，因而加速了內(nèi)部的氧化過程,。由此可見,，烘干可以分為兩個階段，第一個階段為溶劑的揮發(fā)過程,，第二個階段為漆膜的氧化聚縮過程,。對于無溶劑絕緣漆而言，則主要是第二個階段的反應(yīng)過程,。

ⅰ.在第一個階段,，也就是溶劑的揮發(fā)過程中，溫度應(yīng)該低一些,，一般為了70～80℃,。為了保證內(nèi)部漆中的溶劑容易揮發(fā)，溫度不宜過高,，過高會使大量的漆揮發(fā)掉,，從而產(chǎn)生流漆、氣泡現(xiàn)象,。同時,，還會在絕緣層表面形成硬膜，從而妨礙內(nèi)部的溶劑揮發(fā)出來,。此階段的時間應(yīng)根據(jù)溶劑的揮發(fā)情況而定,，一般約需2～3小時。溶劑揮發(fā)過程如果采用真空干燥法，則可能使揮發(fā)更為徹底,，溫度也可以降低一些,，時間也可以縮短一些。

ⅱ.在第二個階段,，也就是漆膜的氧化聚縮過程中,，溫度應(yīng)該高一些，并且還要放在熱風(fēng)循環(huán)爐里,，以加速漆基的氧化聚縮過程,，一直到徹底烘干為止。A,、B級絕緣漆的烘干溫度一般為120℃,，最高不能超過130℃。若采用無溶劑快干絕緣漆浸漬,，則可以使用自動循環(huán)通風(fēng)浸漬烘干設(shè)備,，將預(yù)烘、浸漬,、烘干工序在一個通用設(shè)備中一次完成,，這樣可以大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本,，減輕勞動強度,。

3.2.5隔離驅(qū)動電路的設(shè)計 3.2.5.1驅(qū)動電路采用IR2110專用集成驅(qū)動電路

IR2110是美國IR公司生產(chǎn)的高壓、高速PMOSFET和IGBT的理想驅(qū)動器,。該芯片采用HVIC和閂鎖抗干擾制造工藝,，集成DIP、SOIC封裝,。其主要特性包括：懸浮通道電源采用自舉電路,，其電壓最高可達(dá)500V；功率器件柵極驅(qū)動電壓范圍10V～20V,；輸出電流峰值為2A; 邏輯電源范圍5V～20V,，而且邏輯電源地和功率地之間允許+5V的偏移量；帶有下拉電阻的COMS施密特輸入端,，可以方便地與LSTTL和CMOS電平匹配,；獨立的低端和高端輸入通道，具有欠電壓同時鎖定兩通道功能; 兩通道的匹配延時為10ns,；開關(guān)通斷延時小,，分別為120ns和90ns;工作頻率達(dá)500kHz。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括邏輯輸入,，電平轉(zhuǎn)換及輸出保護(hù)等,。

1.    IR2110性能特點：

①具有獨立的低端和高端輸入通道。

②懸浮電源采用自舉電路,，其高端工作電壓可達(dá)500V,。

③輸出的電源端（腳3）的電壓范圍為10—20V。

④邏輯電源的輸入范圍（腳9）5—15V,，可方便的與TTL,，CMOS電平相匹配，而且邏輯電源地和功率電源地之間允許有 V的便移量,。

⑤工作頻率高,，可達(dá)500KHz。

⑥開通,、關(guān)斷延遲小,，分別為120ns和94ns。

⑦圖騰柱輸出峰值電流2A,。

2. 驅(qū)動半橋式開關(guān)管電路

在功率MOSFET用作高壓側(cè)開關(guān)（漏極接到高壓干線）,，被驅(qū)動飽和導(dǎo)通，即在它的兩極之間壓降最低時,，其柵極驅(qū)動要求如下：

①    柵極電壓一定要比漏極電壓高10～15V,，用作高壓側(cè)開關(guān)時其柵極電壓必定高于干線電壓，它常?？赡苁窍到y(tǒng)中的最高電壓,。

②    柵極電壓從邏輯上看必須是可控的，它通常以地為參考點,。因此控制信號就不得不轉(zhuǎn)換電平為高壓側(cè)源極電位,，在絕大部分應(yīng)用中控制信號在兩干線電壓間擺動。

③柵極驅(qū)動電路吸收的功率不會顯著地影響總效率,。

考慮到這些約束,，對IR2110采用自舉原理設(shè)計自舉工作電路。

3.2.5.2隔離元件的選擇

本設(shè)計電源初次極隔離器件選擇DIP4通用光電耦合器PC817,。

其性能特點：

①    電流傳輸比CTR：IF=5mA,，VCE=5V時最小值為50%；

②    輸入和輸出之間的隔絕電壓Viso（rms）：5.0KV,。

3.2.6二次整流與濾波電路的設(shè)計 3.2.6.1二次整流電路

開關(guān)穩(wěn)壓電源中的二次整流電路是出現(xiàn)在開關(guān)功率變壓器次級回路中的整流電路,。在本次設(shè)計中擬采用∏型RC濾波電路。如圖3.17所示：

圖3.17  二次回路中∏型RC濾波電路

電路中,，由電感L,、電容C3、C5組成濾波電路,。因為二次整流電路一般都為為高頻整流電路,，所以整流二極管必須必須高頻快恢復(fù)開關(guān)二極管,。肖特基二極管不但具有高頻快恢復(fù)開關(guān)二極管的特性，而且還具有正向壓降特別低的優(yōu)點,，因此特別適合用作作穩(wěn)壓電源電路中的二次整流二極管,。作為開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的二次整流二極管，必須具有開關(guān)速度快,、截止時反向漏電流小和恢復(fù)速度快等特點,。這些特點的優(yōu)勢在高頻大功率輸出開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中表現(xiàn)得尤為突出。在無工頻變壓器但具有開關(guān)功率變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中,，開關(guān)二極管或續(xù)流二極管即為二次整流部分的整流二極管,。在整流電路的設(shè)計時，采用全波整流方式,。全波整流電路的優(yōu)點是變壓器輸出功率的利用率為100％,，輸出直流電壓中的紋波電壓較低。缺點是高頻開關(guān)變壓器必須加工有中心抽頭,。在整流二極管的兩端并聯(lián)有一電阻和電容串聯(lián)的電路,，其作用是濾除高頻雜波信號，使高頻雜波通過C4導(dǎo)通到地,。

3.2.6.2二次濾波電路

電路中,，電容C3、電感L,、電容C5共同構(gòu)成∏型LC濾波電路,。其中C3的作用是濾除交流信號。電感L對直流電無電壓降,，對交流電能夠儲藏能量,，利用電感的儲能作用可以減小輸出電壓的紋波，從而得到比較平滑的直流,。電容C5為二次濾波電容,，用來再次濾除交流信號。

第4章  系統(tǒng)使用及維護(hù)

4.1系統(tǒng)使用說明

本節(jié)主要就整個設(shè)計中所遇到的問題進(jìn)行說明,，為了以后使用和維修的方便現(xiàn)將其以總結(jié)如下,。

4.1.1使用方面

根據(jù)本次設(shè)計的目標(biāo)，此開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸入電壓范圍為180V～260V,，各路輸出電壓的輸出功率平均為110W,。因此在使用時只能用于功率低于額定允許功率（即110W）的場合。

4.1.2維修方面

當(dāng)開關(guān)電源的輸出電壓不能正常工作時,，需要對電路進(jìn)行檢修,。在本次設(shè)計的開關(guān)穩(wěn)壓電源中檢修思路分以下幾種情況，下面分別與以討論（均以輸出電壓110V電路為例）,。

4.1.2.1上電即燒保險

在電源正常工作時,，通過交流保險絲的電流,，滿負(fù)荷工作時最大不會超過4A，而本次設(shè)計中交流保險絲的熔斷電流為5A,，現(xiàn)在上電即燒,，表明電源內(nèi)有嚴(yán)重短路性故障。

①    抗干擾電容C1,、C2、C3是否擊穿,。如果C1,、C2被同時擊穿短路，或是C3被擊穿短路,，都相當(dāng)于交流輸入直接短路,，直接燒斷保險絲。

②    整流電路是否短路,。如果整流電路出現(xiàn)短路,，也會將保險絲燒斷。檢查時,，可斷開整流電路與開關(guān)管的連線,，使開關(guān)電路暫時脫開。用3A的保險管代換電路中原保險絲,，也可用交流電流表跨接在燒壞了的保險絲兩端,。再接通開關(guān)上電，若3A保險管燒斷或交流電流值很大,，則說明故障在整流電路,。

③    分壓電容C4、C5是否擊穿,。在本設(shè)計電路中,，只要分壓電容C4或者C5一個被擊穿，在電源工作時,，至少會有半個周期不能通過開關(guān)變壓器初級線圈向次級轉(zhuǎn)換能量并提供給負(fù)載,。因此，在不能通過變壓器線圈的半個或是整個周期到來時,，將產(chǎn)生很高的脈沖電壓將保險絲燒斷,。

　④開關(guān)管是否擊穿,。根據(jù)半橋式開關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu),，在開關(guān)電源中損壞率較高的是開關(guān)管。檢測時可先測MOSFET各電極對地電阻,，若檢測值偏離正常值,，再將源,、柵極從電路中斷開做驗證性檢測。此時應(yīng)注意,，如果兩開關(guān)管同時擊穿,，不可盲目更換新管。因為造成開關(guān)管擊穿的原因可能是其本身的質(zhì)量問題,，也可能是電路中的其它故障導(dǎo)致,，如果隱患沒有消除，換上新管后可能再次擊穿,。

?、蓍_關(guān)變壓器內(nèi)部是否短路?；_關(guān)變壓器內(nèi)部短路,，同理也不能向次級轉(zhuǎn)換所儲存的能量，也會燒保險絲,。由于開關(guān)變壓器的檢測比較麻煩,，因此一般只有在前面項都確定沒問題的情況下才對它進(jìn)行檢測。檢測的方法是用同型號的開關(guān)變壓器代換,。若經(jīng)代換,，故障消除，說明原變壓器內(nèi)部有故障,。如果一時找不到同型號的開關(guān)變壓器,，只好將整個元件從電路中拆下進(jìn)行質(zhì)量檢查。

4.1.2.2直流輸出電壓（+110）為零

若保險絲完好,，上電后測得的直流輸出電壓為零,，應(yīng)立即檢測開關(guān)管漏極電壓。

?、偃袈O電壓為零,，表明交流輸入電路或整流電路中有開路性故障。

?、谌鬡s1,、Vs2漏極源極電勢差為140V～180V（加在開關(guān)管的電勢差為整流后電壓的一半）直流電壓，則表明整流和輸入電路工作正常,，故障原因是開關(guān)管驅(qū)動電路無脈沖電壓,，導(dǎo)致兩開關(guān)管不工作，直流電壓不能耦合到次級去,，幫輸出為零,。造成的原因可能有：

a.開關(guān)管內(nèi)部開路。其檢修方法前面已作介紹,。

　　b.反饋回路開路,。如果開關(guān)變壓器次級的電壓反饋回路開路,，即分壓電阻開路，反饋電壓不能輸入ＰＷＭ脈寬調(diào)制芯片輸入腳,，或者初級線圈電流過大,，脈寬調(diào)制芯片SG3525過流保護(hù)工作，或者光耦合器PC817故障,，SG3525的輸出脈沖信號不能送到專用驅(qū)動芯片IR2110,，都會使輸出電壓為零。檢測思路：先查反饋分壓電阻各點電壓,。如果正常,，再查SG3525的輸出引腳，如果輸出脈沖信號正常,，再查IR2110輸入信號。若IR2110輸入異常,，則可能是光耦合器PC817故障,，更換同型號光耦。若前面檢測都正常,，再查IR2110的兩個脈沖輸出信號,，如果發(fā)現(xiàn)異常，則是驅(qū)動芯片故障,，更換芯片,。

4.1.2.3輸出電壓偏低

造成此種故障現(xiàn)象的原因有兩類。一類情況是開關(guān)電源中穩(wěn)壓部分的元件質(zhì)量出現(xiàn)問題,，使開關(guān)管的導(dǎo)通時間變短,，儲能減少，電源端能量的補充跟不上負(fù)載端電能消耗的需要,。檢測的重點是影響開關(guān)管導(dǎo)通時間的電路,。

　①取樣電路,。當(dāng)分壓電阻的阻值變化時,，造成取樣電壓偏大，將會使脈寬調(diào)制輸出脈沖高電平時間減小,，即控制開關(guān)管導(dǎo)通時間減小,。

　②影響開關(guān)管導(dǎo)通時間的回路中元件質(zhì)量不佳,，如電阻接觸不良等都會導(dǎo)致輸出電壓的下降,。

　第二類情況是：由于負(fù)載電流太大，開關(guān)電源的換能跟不上,。造成這種情況的最大可能是負(fù)載出現(xiàn)短路故障,，可先斷開負(fù)載再進(jìn)行實驗,。

4.1.2.4輸出電壓偏高

造成此種故障現(xiàn)象的原因也分兩類，且兩類情況與出現(xiàn)輸出電壓偏低故障的原因類似,，故此省略,。

4.2系統(tǒng)性能指標(biāo)

本次設(shè)計的系統(tǒng)性能指標(biāo)參數(shù)如下所示：

⒈輸入交流電壓范圍：

\* MERGEFORMAT

⒉輸出直流電壓：

Ｖo1＝110V/1A

 Ｖ02＝50 V/2A

Ｖ03＝15 V/7A

⒊開關(guān)電源的效率：

\* MERGEFORMAT

⒋傳輸占空比：

D＝0.8

⒌工作振蕩頻率：

f＝50KHz

第5章  抗干擾技術(shù)研究

5.1開關(guān)電源的干擾源 5.1.1噪聲分類

開關(guān)電源中的噪聲按它們給負(fù)載造成影響的形式分類，有以下幾種：額定噪聲：指在主回路引線間傳播的噪聲,；共模噪聲：指在主回路引線和機殼間傳播的噪聲,；輻射噪聲：指通過空間向外發(fā)射的噪聲。開關(guān)電源的噪聲分類如圖5.1 所示,。

圖5.1 開關(guān)電源的噪聲分類

5.1.2噪聲的傳播方式

噪聲傳播的主要方式為：傳導(dǎo)耦合,、公共阻抗耦合以及輻射電磁場耦合。

5.1.2.1傳導(dǎo)耦合

噪聲經(jīng)導(dǎo)線傳播進(jìn)入信號電路稱作“傳導(dǎo)耦合”,。交流電網(wǎng)長線以及信號電路中的長線都能引起傳導(dǎo)耦合,。

5.1.2.2公共阻抗耦合

在同一個系統(tǒng)中電路和電路（或設(shè)備和設(shè)備）之間為了傳遞信息總需要一個公共點即電位參考點，這就形成了公共阻抗,，流經(jīng)公共阻抗的電流便將噪聲耦合到其他電路（或設(shè)備）中去,。

5.1.2.3輻射耦合

所有的元件和導(dǎo)線，當(dāng)有電荷運動時都會輻射電磁場,，電磁場又分為近場和遠(yuǎn)場,，遠(yuǎn)場的耦合方式以電磁輻射形式為主，近場耦合又分為電容性耦合和電感性耦合,。電容性耦合是指設(shè)備內(nèi)部元件和元件之間,、導(dǎo)線和導(dǎo)線之間、導(dǎo)線和元件之間以及導(dǎo)線,、元件和結(jié)構(gòu)件之間由于存在分布電容,，如果高電位的導(dǎo)體中有噪聲電壓，通過分布電容使低電位導(dǎo)體受到影響,。電感性耦合是指導(dǎo)體中電流流動時產(chǎn)生的磁通,，通過互感被相鄰導(dǎo)線（或電路）耦合而感應(yīng)電壓。

5.2開關(guān)電源噪聲的抑制 5.2.1噪聲源的抑制和消除

對于開關(guān)電源的噪聲抑制和消除辦法主要有削弱噪聲源,、屏蔽和濾波等幾種方法,。

5.2.1.1功率開關(guān)管產(chǎn)生的噪聲

開關(guān)管的感性負(fù)載是高頻變壓器或儲能電感，當(dāng)開關(guān)導(dǎo)通的瞬間,，在變壓器的初級繞組上產(chǎn)生很大的電流,，它在開關(guān)管過激勵較大時將產(chǎn)生尖峰噪聲，有可能擊穿開關(guān)管,。

在開關(guān)管上并接RC阻尼網(wǎng)絡(luò)或阻尼電容,，也可以并接在變壓器的初級繞組上，增加開關(guān)管的電壓上升時間，減少初級繞組上的電壓變化率,，從而削弱尖峰噪聲,。功率開關(guān)管的集電極是一個強干擾源，開關(guān)管的散熱片應(yīng)接到開關(guān)管的發(fā)射極上,，以確保集電極與散熱片之間由于分布電容而產(chǎn)生的電流流入主電路中,。為減少散熱片和機殼的分布電容，散熱片應(yīng)盡量遠(yuǎn)離機殼,，如有條件的話,，可采用有屏蔽措施的開關(guān)管散熱片。

5.2.1.2高頻整流二極管恢復(fù)特性產(chǎn)生的噪聲

用PN結(jié)硅二極管進(jìn)行高頻整流時,，正向電流所蓄積電荷在加反向電壓時不會馬上消失,。由于載流子蓄積效應(yīng)，二極管流經(jīng)反向電流,。這段時間稱為反向恢復(fù)時間,。整流二極管反向恢復(fù)時間引起的短路效應(yīng)，將會導(dǎo)致副邊極大的電流尖峰和高壓開關(guān)管漏極電流尖峰,。該尖峰電流變化的速率愈大,，則引線電感上感應(yīng)的電壓也愈高，產(chǎn)生的噪聲也就愈大,。

短路尖峰電流的大小以及上升速率不僅和開關(guān)整流二極管本身的結(jié)構(gòu)工藝有關(guān),，同時也隨高壓開關(guān)管的開通速率以及流過二極管電流的大小而異,，負(fù)載電流愈大,，通過二極管的電流也愈大。因此采用多個二極管并聯(lián)或并行連接來分擔(dān)負(fù)載電流便能相應(yīng)地降低尖峰電流,。高壓開關(guān)管的開通速率高,，則施加給開關(guān)二極管上的反向電壓上升速率也大，尖峰電流的幅度也大,。因此,，適當(dāng)減緩高壓開關(guān)管的開通速率（相應(yīng)的開通損耗將增加，因而需要綜合考慮）或是選用反向恢復(fù)時間短,、復(fù)合電荷少的開關(guān)整流二極管,，亦即造成高壓開關(guān)管開通速度相對于開關(guān)整流二極管反向恢復(fù)時間緩慢，便能有效地減小尖峰電流,。

在恢復(fù)過程中,，若反向電流急劇降為零，則往往會引起頻率達(dá)數(shù)十兆赫的高頻振蕩,，因此,，開關(guān)二極管的反向恢復(fù)電流呈軟特性者為佳。

當(dāng)選用的開關(guān)二極管具有較長的恢復(fù)時間,，較多的復(fù)合電荷和較硬的電流恢復(fù)特性時,，就必須設(shè)法減緩施加在二極管上反向電壓的上升率,。當(dāng)二極管的電壓由正躍變到負(fù)時，如果能實現(xiàn)電壓的換向時間比非平衡載流子的消散時間更長,，則反向恢復(fù)電流的驟增現(xiàn)象可大為減緩,。在二極管兩端并聯(lián)RC阻尼網(wǎng)絡(luò)，可以改變二極管反向恢復(fù)電流的變化率和反向恢復(fù)時間,，從而減小接線電感兩端的感應(yīng)電動勢,，因此，可以抑制尖峰干擾,。假如RC阻尼網(wǎng)絡(luò)雖然能夠減小尖峰干擾,，但是該網(wǎng)絡(luò)將損耗一定的功率，開關(guān)電源的效率將降低,，為了減小阻尼網(wǎng)絡(luò)的損耗功率,，電容C不能過大，R 不能過小,。整流二極管應(yīng)采用恢復(fù)電荷小,，且反向恢復(fù)時間短的，如肖特基管,，最好是選用反向恢復(fù)呈軟特性的,。另外在肖特基管兩端套磁珠和并聯(lián)RC吸收網(wǎng)絡(luò)均可減少干擾，電阻,、電容的取值可為幾Ω和數(shù)千pF,，電容引線應(yīng)盡可能短，以減少引線電感,。實際使用中一般采用具有軟恢復(fù)特性的整流二極管,，并在二極管兩端并接小電容來消除電路的寄生振蕩。

5.2.1.3變壓器產(chǎn)生的噪聲

高壓開關(guān)管關(guān)斷時,，變壓器的漏感會使開關(guān)管出現(xiàn)電壓過沖,。由于漏感、引線電感和分布電容的存在,，在電路中產(chǎn)生振鈴噪聲,。

為了防止或減小變壓器的漏感產(chǎn)生的電壓過沖，在設(shè)計制造變壓器時盡量減少變壓器的漏感和分布電容,，并保證在任何情況不發(fā)生磁飽和,，除采用高導(dǎo)磁率、高居里點的磁芯以及采用緊耦合的繞制工藝外,，還可以在高頻變壓器的初級繞組上采用吸收網(wǎng)絡(luò)來降低它的幅度,。

5.2.1.3電容產(chǎn)生的噪聲

對于交流輸入的開關(guān)電源在輸入側(cè)接有整流和平滑電路，這就是電容輸入型回路。這回路有導(dǎo)通角較小的充電電流在電源流通,，電流變化要產(chǎn)生噪聲,，同時電容的等效串聯(lián)電感影響也較大。電容最好選用低感或無感電容,。

5.2.2噪聲的屏蔽

對開關(guān)電源的整體和局部進(jìn)行屏蔽是抑制電磁耦合和傳導(dǎo)干擾的有效措施,。所謂屏蔽就是利用金屬板、網(wǎng)或盒將電磁場限制在一定的空間或?qū)㈦姶艌鰪姸冉档偷揭欢〝?shù)量級的措施,。屏蔽可以分為靜電屏蔽,、電磁屏蔽和磁屏蔽。

5.2.2.1靜電屏蔽

靜電屏蔽是為了防止靜電場的影響,，通常利用低電阻金屬材料容器使其內(nèi)部的電力線不傳到外部,，同時外部的電力線不影響內(nèi)部，用以消除兩個電路之間由于分布電容的耦合產(chǎn)生的干擾,。近場電容性耦合對于高壓電場中高輸入阻抗電路是一種主要干擾,，因而需要用靜電屏蔽的方法加以抑制。在變壓器原副邊繞組之間插入一層銅皮并將其接地就是靜電屏蔽的代表例子,。

5.2.2.2電磁屏蔽

電磁屏蔽主要用來減小高頻電磁場干擾,，它利用電磁場在屏蔽體內(nèi)產(chǎn)生渦流起屏蔽作用，使用材料和靜電屏蔽相同,。不同的是,，電磁屏蔽即使不接地，對防止漏磁也是有效的,。但由于導(dǎo)體沒有接地,，增加了靜電耦合，也增加了對干擾電壓的感應(yīng),，所以,，還是接地為好,。這樣就同時兼有靜電屏蔽的作用,。

5.2.2.3磁屏蔽

電磁屏蔽在低頻時不是非常有效的，可用高導(dǎo)磁率的材料來屏蔽一個磁場,，以便將磁力線限制在屏蔽體內(nèi),。為防止高頻變壓器等磁通的泄露可采用磁屏蔽，即用坡莫合金材料將它罩起來,，或是采用磁屏蔽作用的罐形鐵氧體磁芯,。單純的磁屏蔽不需要接地。在開關(guān)電源中除了元器件需要屏蔽外,，整個電源也要屏蔽起來,。因為電源內(nèi)部的振蕩器所產(chǎn)生的高頻電磁波通過電路中的變壓器、電感、電容,、電阻以及導(dǎo)線等元器件傳播和輻射出去,，而污染周圍的用電環(huán)境和干擾別的儀器和儀表，采用屏蔽盒屏蔽可以有效地抑制輻射干擾,。

開關(guān)電源中各元件及導(dǎo)線與接地點所產(chǎn)生的寄生電容會引起電場耦合,。加上一個屏蔽盒并與地良好接觸，就相當(dāng)于增大了電路中各元器件和導(dǎo)線與接地點的寄生電容,，從而將電路中各元器件和導(dǎo)線與地之間所感應(yīng)的高頻信號降低到一定程度,。開關(guān)電源中載流元件和引線與地之間的寄生電感會引起電路與電路之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的磁耦合,，加上屏蔽盒并與地良好接觸,，就相當(dāng)于減小了元器件和導(dǎo)線與地之間的寄生電感，從而把寄生電感引起的高頻電動勢（高頻干擾信號）大大地降低,。屏蔽效果除了決定于屏蔽材料外,，還和屏蔽體上的接縫、接觸電阻以及開孔情況有關(guān),。大多數(shù)屏蔽體總是不連續(xù)的,，總會有機械接縫、導(dǎo)線孔和為散熱而開的通風(fēng)孔等,，這些都會影響屏蔽效果,，而且，事實上屏蔽效果的好壞主要取決于這些因素引起的泄漏,。為此,，機械接縫最好能熔焊或用螺釘旋緊，在接縫處采用導(dǎo)電襯墊改善接觸面的導(dǎo)電性,，屏蔽體上盡可能地不要開孔,，為了散熱必須開的散熱通風(fēng)孔，用大量小圓孔方陣代替長孔,。將高頻脈沖變壓器,、輸出濾波電感等磁性元件加上屏蔽罩，可以將磁力線限制在磁阻小的屏蔽體內(nèi),。

5.2.3噪聲的濾除

濾波是抑制噪聲的一種有力措施,，尤其是對低頻噪聲和傳導(dǎo)性噪聲。傳導(dǎo)性噪聲是指通過電路從噪聲源所在的領(lǐng)域到另一領(lǐng)域的噪聲,，它包括污染電網(wǎng)中噪聲進(jìn)入電源,，并通過電源傳輸給負(fù)載的噪聲，負(fù)載產(chǎn)生的噪聲反向竄入電源,，并通過電源傳輸給電網(wǎng)的噪聲,。傳導(dǎo)性噪聲可分為額定噪聲和共模噪聲,。為了削弱傳導(dǎo)性噪聲，主要措施是在輸入和輸出端設(shè)置濾波器,。

5.2.3.1輸入端濾波

雷擊等自然產(chǎn)生的噪聲,，以及開關(guān)通斷工作產(chǎn)生的人為噪聲等竄入到交流電源側(cè)，可能使開關(guān)電源誤動作,，另外,，開關(guān)電源內(nèi)部產(chǎn)生噪聲有可能竄到輸入側(cè)，為此,，在電源輸入端接入電源濾波器,。

對于單相電源，輸入側(cè)有兩根交流電源線和一根地線,。在電源輸入側(cè),，兩根交流電源線和地線之間產(chǎn)生噪聲為共模噪聲。兩根交流線之間產(chǎn)生的噪聲為額定噪聲,。這就要求在電源的輸入側(cè)接入的濾波器要濾除這兩類噪聲,。一般采用圖5.2中虛框所示形式的濾波器結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步減少對稱和不對稱的干擾電壓輸入濾波器中,，增加一個電感線圈L2 使得C3的充電電流得到限制,，從而降低了干擾。

圖5.2輸入交流濾波器結(jié)構(gòu)及改進(jìn)

濾波器加在開關(guān)穩(wěn)壓電源工頻220V的輸入端,，只允許400Hz以下的低頻信號通過,，對于1kHz～2MHz之間的高頻信號具有40dB～100dB的衰減量。電路中共模扼流圈L是在一個閉合磁路的磁芯上繞制相同的電感量的兩個繞阻,。當(dāng)這兩個電感為獨立電感時,，由于其上有電流流過，電流產(chǎn)生變化時,，磁芯磁場強度的變化會導(dǎo)致有效磁導(dǎo)率發(fā)生變化,，甚至飽和，亦即對于電源頻率分量和高頻噪聲分量的有效導(dǎo)磁率隨著導(dǎo)線電流的增加而減少,，將兩個電感繞制在一個磁芯上且構(gòu)成往復(fù)線路式繞阻,。由于電源頻率分量所產(chǎn)生的磁通彼此的相位差為180度，因它們的匝數(shù)相等而被相互抵消,，對電源頻率分量的電感為零,，而對于共模噪聲成分則呈現(xiàn)很高的有效導(dǎo)磁率,，因而將得到很大的衰減,。電路中C3稱作電源跨接電容，它消除了額定噪聲,。C1和 C2稱作電源旁路電容,，與共模扼流圈一起濾除高頻和低頻共模噪聲,。濾波器中的電容應(yīng)采用高頻特性較好的陶瓷電容或聚酯薄膜電容。

5.2.3.2輸出端濾波

將開關(guān)穩(wěn)壓電源中所產(chǎn)生的高頻輻射干擾信號在電源的入口端就堵塞住,，這對防止對工頻市電網(wǎng)的干擾和污染是非常重要的,。但是，將開關(guān)穩(wěn)壓電源從出口端朝外的輻射和傳播的高頻干擾信號抑制掉,，以防止對其他供電系統(tǒng)的干擾和影響,，也是開關(guān)穩(wěn)壓電源能否被推廣應(yīng)用到實際中的一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。為了減少開關(guān)穩(wěn)壓電源將內(nèi)部的高頻信號疊加到輸出上形成雜音噪聲,，從而影響供電系統(tǒng)的正常工作,，并防止負(fù)載系統(tǒng)中的高頻信號干擾開關(guān)穩(wěn)壓電源本身的正常工作，所以就需在輸出端加上濾波電路,。

結(jié) 論

此次開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計,，主要利用現(xiàn)階段技術(shù)比較成熟的集成芯片設(shè)計PWM主控制電路，整個設(shè)計流程主要圍繞PWM控制電路的設(shè)計和開關(guān)變壓器的設(shè)計為主要方向,，根據(jù)課題要求實現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓,。在論文中描述了開關(guān)電源的使用方法及性能指標(biāo)，并重點講述了開關(guān)電源易發(fā)故障的檢查與簡易維修,。在最后一章中,，本文討論了有關(guān)開關(guān)電源的干擾問題，詳細(xì)分析了干擾來源及常采用的抑制方法,。開關(guān)電源性能的好壞一方面依賴開關(guān)電源本身設(shè)計技術(shù)和工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣,，另一方面與使用現(xiàn)場條件及使用者將其與其他電器設(shè)備連用的具體情況有密切關(guān)系，如接地技術(shù),，通道接線,，電纜屏蔽與隔離及外殼的絕緣等方面。所以開關(guān)電源噪聲的產(chǎn)生是多方面的和不確定的,，對其噪聲的抑制方法與形式也是靈活多變的,，不能套用一個固定模式，而要根據(jù)具體情況和要求采用相應(yīng)的噪聲抑制方法和形式,。

由于篇幅和時間有限,，許多方面還存在欠缺和不足，在此深表歉意,。

致  謝

本文是在導(dǎo)師戴鼎鵬老師悉心指導(dǎo)和鼓勵下完成的,。論文的選題、具體工作和撰寫過程都凝聚著導(dǎo)師們的心血和汗水,。戴鼎鵬老師敏銳的洞察力,、淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)給我留下了深深的印象,，使我受益匪淺,。

作者衷心感謝在我的大學(xué)四年里給予我?guī)椭?、鼓勵與關(guān)心的所有老師們，感謝他們在我的大學(xué)階段不僅對我在學(xué)習(xí)上的嚴(yán)格要求和勉勵,，而且更教育我們?yōu)槿说牡览?，讓我在短短的四年里能夠有長足的進(jìn)步。這些經(jīng)歷將使我受益匪淺,，終身受用,。

感謝四年里陪伴我一路走過來的所有同學(xué)們，衷心感謝一直以來他們對我的幫助,、理解和支持,，感謝他們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍，使我能夠在活躍,、緊張,、認(rèn)真的學(xué)習(xí)氣氛中渡過了難忘的大學(xué)生涯。

感謝父母的養(yǎng)育之恩,，感謝工作上的各位同仁們給予的無私的幫助和大力指導(dǎo),，感謝所有曾經(jīng)幫助過我的朋友們，他們給了我堅強和自信,，我為他們感到驕傲,。

最后，衷心感謝百忙之中抽出時間參加論文評閱和論文答辯的各位領(lǐng)導(dǎo),，感謝他們?yōu)閷忛啽疚乃冻龅男燎趧趧印?/p>

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附  錄3  電路原理圖

2        Buck仿真電路圖

[注]：輸入電壓：120/30KHZ                正弦波信號       輸出電壓：10V/30KHZ                 正弦波信號

2        Buck仿真波形

2        Buck仿真電路圖

附  錄4  文獻(xiàn)綜述

概述

開關(guān)穩(wěn)壓電源簡稱開關(guān)電源（Ｓwitching Power Supply）,，因電源中起調(diào)整穩(wěn)壓控制功能的器件始終以開關(guān)方式工作而得名,。它是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過控制開關(guān)管通斷的時間比率來維持輸出電壓穩(wěn)定的一種電源,，具有體積小,、重量輕、功耗小,、效率高,、紋波小、噪音低,、智能化程度高,、易擴容等優(yōu)良特性,，廣泛應(yīng)用在諸如計算機,、彩色電視機,、程控交換機、攝像機,、VCD游戲機等電子設(shè)備上,。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速發(fā)展,，將開關(guān)電源的工作頻率提高到相當(dāng)高的水平,，使其具有高穩(wěn)定性和高性價比等特性，因此,，開關(guān)電源將逐漸取代速勝工頻變壓器的線性穩(wěn)壓電源,。開關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)。信息技術(shù)的發(fā)展對電源技術(shù)又提出了更高的要求,，從而促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展,，兩者相輔相成才有了現(xiàn)今蓬勃發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)和電源產(chǎn)業(yè)。從日常生活到最尖端的科學(xué)都離不開電源技術(shù)的參與各支持,，而電源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)對提高一個國家勞動生產(chǎn)率的水平,，即提高一個國家單位能耗的產(chǎn)出水平，具有舉足輕重的作用,。

開關(guān)電源是在電子,、通信、電氣,、能源,、航空航天、軍事以及家電等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的一種電力電子裝置,。它具有電能轉(zhuǎn)換效率高,、體積小、重量輕,、控制精度高和快速性好等優(yōu)點,，在小功率范圍內(nèi)基本上取代了線性調(diào)整電源，并迅速向中大功率范圍推進(jìn),，在很大程度上取代了晶閘管相控整流電源,。開關(guān)電源技術(shù)是目前中小功率直流電能變換裝置的主流技術(shù)。但是開關(guān)電源的設(shè)計工作較為繁瑣,，難度大,。目前國內(nèi)開關(guān)電源的設(shè)計裕量過大，設(shè)計過程中對產(chǎn)品工作狀況和實際性能的預(yù)見性較差,。開關(guān)電源技術(shù)在迅速的向前發(fā)展,，為了能夠在理解基本原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行再創(chuàng)造,，我們應(yīng)該對開關(guān)電源技術(shù)有個整體概念的把握及其發(fā)展趨勢的預(yù)測，從而提高自己的設(shè)計水平,，最終提高產(chǎn)品的質(zhì)量,。開關(guān)電源是作為線性穩(wěn)壓電源的一種替代物出現(xiàn)的，開關(guān)電源這一稱謂也是相對于線性穩(wěn)壓電源而產(chǎn)生的,。顧名思義,，開關(guān)電源就是電路中的電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)的電源。這樣一來,，如果把四大類基本電力電子電路（AC-DC 電路,、DC-AC 電路、AC-AC 電路,、DC-DC 電路）都看成電源電路,，則所有的電力電子電路也都可以看成開關(guān)電源電路。但是在實際應(yīng)用中,，開關(guān)電源所涵蓋的范圍比這個范圍要小的多,。同時具備三個條件的電源可稱之為開關(guān)電源,這三個條件就是：開關(guān)（電路中的電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)）、高頻（電路中的電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻）和直流（電源輸出是直流而不是交流）,。開關(guān)電源前身是線性穩(wěn)壓電源,。在開關(guān)電源出現(xiàn)之前，許多控制設(shè)備的工作電源都采用線性穩(wěn)壓電源,。由于計算機等電子裝置的集成度不斷增加,，功能越來越強，他們的體積卻越來越小,，因此迫切需要體積小,、重量輕、效率高,、性能好的新型電源,，這就成了開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的強大動力。新型電力電子器件的發(fā)展給開關(guān)電源的發(fā)展提供了物質(zhì)條件,。在20 世紀(jì)60 年代末,，巨型晶體管（GTR）的出現(xiàn)，使得采用高工作頻率的開關(guān)電源得以問世,，那時確定的開關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)一直沿用至今,。后來隨著電力MOSFET 的應(yīng)用，開關(guān)電源的頻率進(jìn)一步提高,，使得電源體積更小,，重量更輕，功率密度進(jìn)一步提高。在20世紀(jì)80 年代,，IGBT 的出現(xiàn)讓僅適用于小功率場合的開關(guān)電源在中大功率直流電源也得以發(fā)揮,。在20 世紀(jì)80 年代后20 年為了解決因開關(guān)頻率提高而引發(fā)的電磁干擾問題，出現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù)開關(guān)電路,。隨后在20 世紀(jì)90 年代,，為了提高開關(guān)電源的功率因數(shù)， 出現(xiàn)了功率因數(shù)校正技術(shù)（PFC）,。目前除了對直流輸出電壓的紋波要求極高的場合外,，開關(guān)電源已經(jīng)全面取代了線性穩(wěn)壓電源,，主要用于小功率場合,。例如：計算機、電視機,、各種電子儀器的電源,。在許多中等容量范圍內(nèi)，開關(guān)電源逐步取代了相控電源,，例如：通信電源領(lǐng)域,、電焊機、電鍍裝置等的電源,。開關(guān)電源以小型,、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用于以電子計算機為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備,，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式,。概括地講，開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展趨勢為：繼續(xù)向高頻,、高效,、高密度化、低壓,、大電流化和多元化發(fā)展,。

開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能主要處決于開關(guān)管的工作頻率。要提高開關(guān)頻率,，就要減少開關(guān)損耗,，而要減少開關(guān)損耗，就需要有高速開關(guān)元器件,。然而,，開關(guān)速度提高后，會受電路中分布電感和電容或二極管中存儲電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲,。這樣,，不僅會影響周圍電子設(shè)備，還會大大降低電源本身的可靠性。其中,，為防止隨開關(guān)啟-閉所發(fā)生的電壓浪涌,，可采用R-C或L-C緩沖器，而對由二極管存儲電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器,。不過,，對1MHz以上的高頻，要采用諧振電路,，以使開關(guān)上的電壓或通過開關(guān)的電流呈正弦波,，這樣既可減少開關(guān)損耗，同時也可控制浪涌的發(fā)生,。這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān),。目前對這種開關(guān)電源的研究很活躍，因為采用這種方式不需要大幅度提高開關(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零,，而且噪聲也小,，可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式。當(dāng)前,，世界上許多國家都在致力于數(shù)兆Hz的變換器的實用化研究,。

開關(guān)穩(wěn)壓電源國際發(fā)展?fàn)顩r

(1)     開關(guān)穩(wěn)壓電源的發(fā)展史。1995年,，美國的科學(xué)家羅耶首先研制成功了利用磁心的磁飽和來進(jìn)行自激振蕩的晶體管直流變換器,。此后，世界各地利用這一技術(shù)的各種形式的晶體管直流變換器不斷地被研制出來,，從而取代了早期采用的壽命短,、可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低的旋轉(zhuǎn)式和機械振子式換流設(shè)備,。由于晶體管直流變換器的功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài),，因此，由此而制成的穩(wěn)壓電源輸出路數(shù)多,，輸出極性可變,，轉(zhuǎn)換效率高，體積小,，重量輕,，因而被廣泛地應(yīng)用于航海、航空以及軍事電子設(shè)備上,。由于那時的微電子設(shè)備和技術(shù)十分落后,，不能夠研制出耐壓較高，開關(guān)速度較快,，功率較大的開關(guān)晶體管,，因此這個時期的直流變換器只能采用低電壓輸入,，并且轉(zhuǎn)換的速度也不能太高。另外,，由于輸入電壓不能過高,，因此當(dāng)時的直流變換器中還含有工頻降壓變壓器。

20世紀(jì)60年代末,，由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展,，高反壓、大電流的功率開關(guān)晶體管出現(xiàn)了,，從此,，直流變換器就可以直接由工頻電網(wǎng)電壓經(jīng)整流、濾波后輸入供電,，終于將體積大,、重量重、效率低的工頻降壓變壓器甩掉了,，從而迅速地擴大了它的應(yīng)用范圍,，并在此基礎(chǔ)上誕生了無工頻變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源,。由于省掉了工頻降壓變壓器,，開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量大幅度地減小和降低，開關(guān)穩(wěn)壓電源這才真正走上了被普及與應(yīng)用的道路,。

20世紀(jì)70年代以后,，與這種技術(shù)有關(guān)的高頻率、高反壓,、大電流的開關(guān)功率晶體管,，高頻率、高溫度電容,，高反壓,、大電流、快恢復(fù)肖特基二極管,，高頻變壓器磁心等元器件也不斷地被研制生產(chǎn)出來,，使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源得到了不斷的完善和快速的發(fā)展，并且被迅速而又廣泛地應(yīng)用于電子計算機,、通信,、航海、航天,、軍事電子設(shè)備和電視機等領(lǐng)域中,，從而使無工頻變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源成為各種設(shè)備供電電源中的佼佼者。

（2）目前正在克服的困難,。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展以及集成度高,、功能強的大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，電子設(shè)備的體積在不斷地縮小，重量在不斷地減輕,，內(nèi)部功率損耗在不斷地減少,。因此，一臺電子設(shè)備能否小型化,、微型化和成為便攜式的關(guān)鍵技術(shù),，就是開關(guān)穩(wěn)壓電源能否小型化、微型化和成為模塊式,。因此開關(guān)穩(wěn)壓電源的小型化,、微型化、模塊化就成了技術(shù)人員研究和探討的核心和熱門學(xué)科,。從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研究和生產(chǎn)的技術(shù)人員認(rèn)為開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的變壓器還不是十分理想,，他們正致力于研制出轉(zhuǎn)換效率更高、體積更小,、重量更輕的開關(guān)變壓器或者通過其他的路徑和方法來取代電路中的變壓器,，使之能夠滿足電子儀器和設(shè)備小型化和微型化的需要和要求。這就是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研究工作的科技人員目前正在克服的第一個困難,。

開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率是與功率開關(guān)的變換速度成正比的,，并且開關(guān)穩(wěn)壓電源中由于采用了開關(guān)變壓器以后，才能使之由一組輸入電壓得到極性,、大小各不相同的多路輸出電壓,，因此，要進(jìn)一步提高開關(guān)穩(wěn)壓電源的轉(zhuǎn)換效率,，就必須提高其工作頻率,。但是當(dāng)工作頻率提高以后，對整個電路中的元器件又有了新的要求,。例如,，高頻電容、功率開關(guān)晶體管,、高頻開關(guān)變壓器,、儲能電感、快恢復(fù)續(xù)流二極管,、PCB電路設(shè)計等都會出現(xiàn)新的問題,。進(jìn)一步研制適應(yīng)開關(guān)穩(wěn)壓電源高頻率工作的有關(guān)元器件和PCB電路，就成了從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研究,、設(shè)計和生產(chǎn)的科技人員要解決的第二個困難,。

工作在線性放大狀態(tài)的線性穩(wěn)壓電源電路，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用,，而且其工作頻率也較低,，為工頻50Hz,，因而串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開關(guān)噪聲和干擾，并且輸出的紋波電壓也較低,。但是在開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的功率開關(guān)工作在頻率較高的開關(guān)狀態(tài),，其高頻電壓和電流就會通過電路中的元器件和PCB引線輻射和傳播較強的尖峰干擾和諧振噪聲。這些干擾和噪聲就會污染工頻電網(wǎng)和周圍環(huán)境,，影響鄰近的電子儀器和設(shè)備的正常工作,。隨著開關(guān)穩(wěn)壓電源電路和抑制干擾、噪聲的各種措施及方法的不斷改進(jìn)和提高,，開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點得到了克服,，可以達(dá)到不妨礙一般電子儀器、設(shè)備和家用電器正常工作和正常使用的程度,。但是在一些對輸出穩(wěn)定度和輸出紋波要求較高的精密電子測量儀器和儀表中!由于開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點,，卻使它不能得到應(yīng)用。導(dǎo)致這些高精度儀器和儀表要么采用電池或電瓶供電,，要么就不能被小型化,、微型化而成為便攜式儀器和儀表。所以克服開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點,，進(jìn)一步提高它的輸出穩(wěn)定度和降低它的輸出紋波電壓,，擴大它的適用范圍，就成了從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研究,、設(shè)計和生產(chǎn)的科技人員要解決的第三個困難,。

工作在開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中，功率開關(guān)晶體管上的損耗主要包括驅(qū)動導(dǎo)通的上升時間內(nèi)的損耗,，驅(qū)動關(guān)斷的下降時間內(nèi)的損耗，導(dǎo)通以后由于管壓降不能為零而產(chǎn)生的損耗和關(guān)斷以后由于漏電流不能為零而引起的損耗這四部分損耗,。其中,，驅(qū)動導(dǎo)通的上升時間內(nèi)的損耗和驅(qū)動關(guān)斷的下降時間內(nèi)的損耗這兩部分損耗可以通過提高功率開關(guān)的工作速度來解決，而導(dǎo)通以后由于管壓降不能為零而產(chǎn)生的損耗和關(guān)斷以后由于漏電流不能為零而引起的損耗這兩部分損耗則必須通過尋求新的驅(qū)動方式和新的功率開關(guān)來解決,。新的驅(qū)動方式和新的功率開關(guān)主要指的是開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開關(guān)工作狀態(tài)應(yīng)該是零流關(guān)斷和零壓開通,，即電路中的功率開關(guān)關(guān)斷時漏電流為零，導(dǎo)通時管壓降為零,。因此尋求新的驅(qū)動方式和研制新的功率開關(guān)便成了從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研究,、設(shè)計和生產(chǎn)的科技人員要解決的第四個困難。

（3）面對困難所出現(xiàn)的新突破和新進(jìn)展,。為了解決開關(guān)穩(wěn)壓電源中所出現(xiàn)的困難,，從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研究的科技人員，以及與這門學(xué)科相關(guān)的其他學(xué)科的科技人員已在不懈地努力和探索著,。首先是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研究的科技人員設(shè)計和研制出了諧振式開關(guān)穩(wěn)壓電源,，從根本上解決了由于功率開關(guān)上的功耗大而導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換效率低的問題,，同時也從根本上解決了由于功率開關(guān)上的電流和電壓應(yīng)力大而導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓電源可靠性和穩(wěn)定性低的問題。另外,，從事半導(dǎo)體技術(shù)和工藝研究的科技人員幾乎在同一時期也設(shè)計和研制出了具有零流關(guān)斷和零壓開通的復(fù)合功率開關(guān)IGBT（其中也包括智能型IGBT（MCBT））,。這種復(fù)合功率開關(guān)IGBT把晶體管（GTR）和MOSFET管的優(yōu)點集于一體，既具有MOSFET管的輸入驅(qū)動所需功率非常小的輸入特性,，又具有GTR管的導(dǎo)通以后管壓降非常小的（主要是導(dǎo)通電阻非常?。┹敵鎏匦浴ＶC振式開關(guān)穩(wěn)壓電源電路結(jié)構(gòu)再加上復(fù)合功率開關(guān)IGBT,，使開關(guān)穩(wěn)壓電源的應(yīng)用可以拓展到大功率和超大功率的應(yīng)用場合,，如應(yīng)用于逆變焊機、電瓶汽車,、電力機車,、磁懸浮列車和直流輸電等領(lǐng)域。

開關(guān)穩(wěn)壓電源國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

我國的晶體管直流變換器和開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計,、研制和生產(chǎn)開始于20世紀(jì)60年代初期,，到60年代中期進(jìn)入了實用階段。70年代初期開始設(shè)計,、研制和生產(chǎn)無工頻降壓變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源,。1974年研制成功了我國第一臺工作頻率為10kHz、輸出直流電壓為5Ｖ的無工頻降壓變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源,。近十年來,，我國的許多研究所、工廠和高等院校紛紛研制出了多種型號和多種用途的工作頻率在20kHz左右,，輸出功率在1000W以下的無工頻降壓變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源,，并應(yīng)用于電子計算機、通信,、電視機等方面,，取得了非常好的效果。工作頻率為100～200kHz的無工頻降壓變壓器的高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源于20世紀(jì)80年代初期開始試制,，90年代初期就已試制成功,。目前正處于實用和進(jìn)一步提高工作頻率階段。許多年來,，雖然我國的科技人員在無工頻降壓變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源方面堅持獨立自主,、自力更生的道路，歷盡千辛萬苦,，一直在不懈地努力著,、奮斗著，并取得了可喜的巨大成果,，但是我國的開關(guān)穩(wěn)壓電源技術(shù)與一些先進(jìn)國家相比仍有巨大的差距,。此外,，這些年來，我國雖然把無工頻降壓變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率從數(shù)十千赫茲提高到數(shù)百千赫茲,，把輸出功率由數(shù)十瓦提高到數(shù)百瓦甚至數(shù)千瓦,，但是，由于我國的半導(dǎo)體技術(shù)與工藝跟不上時代的發(fā)展,，導(dǎo)致我們自己研制和生產(chǎn)出的無工頻降壓變壓器的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的關(guān)鍵器件,，如功率開關(guān)晶體管、高頻開關(guān)變壓器磁性材料,、儲能電感,、快恢復(fù)續(xù)流二極管大部分仍然采用的是國外的。因此,，我國的開關(guān)穩(wěn)壓電源事業(yè)要發(fā)展,，要趕超世界先進(jìn)水平，最根本的問題是要提高我國的半導(dǎo)體技術(shù)和工藝,。

衡量一個國家開關(guān)穩(wěn)壓電源技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)的先進(jìn)與落后,，除了要看以上所說的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的那些關(guān)鍵性元器件和磁性材料的發(fā)展現(xiàn)狀以外，還要看開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的脈寬調(diào)制PWM（或正弦波脈寬調(diào)制SPWM）控制與驅(qū)動集成電路的發(fā)展?fàn)顟B(tài),。我們國家目前市場上出現(xiàn)的各種各樣的開關(guān)穩(wěn)壓電源產(chǎn)品,，不管是小功率、中功率輸出式,，還是大功率,、超大功率輸出式；不管是單端輸入驅(qū)動式,，還是雙端輸入驅(qū)動式,；不管是輸出單路式，還是輸出多路式,；不管是輸出正壓式,，還是輸出負(fù)壓式；不管是自激式,、它激式，還是諧振式,；不管是散件式,，還是模塊式……所有這些開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中所使用的PWM（或SPWM）控制與驅(qū)動集成電路芯片幾乎全部都是采用進(jìn)口的，僅有極個別的是采用國產(chǎn)的,。所謂國產(chǎn)的,，也只不過是把進(jìn)口的芯片拿回來進(jìn)行了一下封裝。因此,，我們國家有關(guān)開關(guān)穩(wěn)壓電源的PWM（或SPWM）控制與驅(qū)動集成電路芯片的微電子工業(yè)幾乎等于零,。因此,，我們要發(fā)展我國的開關(guān)穩(wěn)壓電源事業(yè)，要趕超世界先進(jìn)水平,，要獨立于世界強國之林,，就必須從零做起，從基礎(chǔ)做起,。

結(jié)語

總體來看,，開關(guān)穩(wěn)壓電源在近十幾年不管是在國內(nèi)還是在國際上都是處于高速發(fā)展時期，其應(yīng)用工作場合不斷擴大,，特別是最近幾年,，隨著電子技術(shù)的不斷取得突破發(fā)展，以前存在的許多應(yīng)用瓶頸現(xiàn)在已被攻克,，許多以前不可能實現(xiàn)的場合比如測量儀器等也開始使用開關(guān)穩(wěn)壓電源作為供電系統(tǒng),。雖然現(xiàn)今國內(nèi)的技術(shù)還不太成熟，但是隨著中國走國際化的道路,，開關(guān)穩(wěn)壓電源在中國的發(fā)展前景相當(dāng)樂觀,，大有潛力可挖。

附  錄5  學(xué)生實習(xí)報告

院（系）：電子電氣工程系 專業(yè)： 電子信息工程  班級：    姓名： 

一,、實習(xí)的主要內(nèi)容

在離校的日子里,，我在廣東恒宇儀器（東莞）有限公司從事銷售和售后服務(wù)工作。在此,，我想利用這個機會和大家一起分享求職路上的艱辛和工作后的感受以及我在處理畢業(yè)與工作之間矛盾的一些建議,。

十幾年的寒窗苦讀，也是該一展身手的時候了,。在經(jīng)歷了大學(xué)四年知識的積累后,，毅然選擇了求職。本以為憑著大學(xué)四年的磨練,，找份工作應(yīng)該輕而易舉,，于是在做了一份看上去好像別人不招你都會后悔的簡歷，開始踏上了求職之路,。我的人生第一次求職是在號稱廣東地區(qū)影響力最大的人才市場——東莞智通人才市場上經(jīng)歷的,。當(dāng)我看到人才市場上的那種人車混雜、培訓(xùn)滿天飛的場面不禁打了一個冷顫,，不過最后還是挺住了,，買了一張入場券緊張兮兮地進(jìn)了門。但是接下來的經(jīng)歷讓我至今還想起來還有些后怕,?！懊赖募瘓F(tuán)”、“深圳富士康”,、“偉易達(dá)”……等等,，不知有多少知名的電子企業(yè)排著長隊在那里招人,。這讓我喜憂參半，喜的是企業(yè)越多機會也越多,，憂的是幾乎每個稍微有點名氣的企業(yè)招騁現(xiàn)場都是人山人海,。當(dāng)一次次機會成為現(xiàn)實的出現(xiàn)在我眼前的時候，雖然有點緊張,，但每次都故作鎮(zhèn)靜,，一次又一次地回答一系列的“拷問”后，幾乎都是得到同樣的結(jié)果：回家等通知,，有需要再電話通知你,。其實這不過是面試時時髦點的善意的拒絕罷了。一貫自信的我簡直不敢相信這個事實,。不過悲觀之余,，我也沒忘記去“偷師學(xué)藝”，于是面試了以后并沒有馬上走開,，而是看別人怎樣成功闖關(guān),。可是這讓我發(fā)現(xiàn)一個“規(guī)律”：幾乎在這些所有的知名企業(yè)最后給了第二次面試機會的人當(dāng)中,，沒有一個是應(yīng)屆畢業(yè)生,，原因是缺乏經(jīng)驗。發(fā)現(xiàn)了這點后讓我一下子非常的沮喪,，真想馬上回到“象牙塔”里面永遠(yuǎn)地躲起來,。經(jīng)過一番激烈的思想斗爭后，還是決定硬著頭皮一步步走下去,，畢竟路是靠自已走出來的,。由于在接下來的求職過程中有了思想準(zhǔn)備，面對一次又一次的拒絕,，我沒有再怨天尤人,，而是一次又一次地總結(jié)和調(diào)整。在最初的近一個月的時間里我?guī)缀趺刻於际窃谶@樣的日子里度過的,。后來機會終于出現(xiàn)了,。考慮了我的自身特點和愛好后,，我最終選擇了恒宇儀器的這份工作,。這樣我總結(jié)出了一個經(jīng)驗：無論前面的路有多難，只要我們一步一個腳印地走了,，總會有柳暗花明的一天，機會最終還是會落在有準(zhǔn)備的人手里,。

二,、實習(xí)取得的經(jīng)驗及收獲

　　在實習(xí)的這段日子里,，讓我感受最深的就是學(xué)校和社會的差別：一個是類似于天堂，一個卻近似于地獄,。在學(xué)校的日子是多么的自由,，有很多的時間都可以由自己自由地去支配，沒有什么很大的壓力,，天天都是夢想著外面的世界多么的精彩,，夢想著一出去就可以大顯身手，工作了,、有錢了甚至可以更加自由地支配時間,。可是現(xiàn)實往往都是殘酷的,。有句俗話說的很恰當(dāng)：外面的世界遍地是黃金,，可是黃金的下面卻是堆積著尸骨。想要在外面拿就薪,，就必須付出比你的高薪更的的勞動,，因為我們都是出來為別人打工，老板賺錢了,、高興了,，或許你就會活得開心一點。在此我想談?wù)勎易约旱墓ぷ骺偨Y(jié),。

１,、 理論和實際永遠(yuǎn)都會存在很大差距。我們在學(xué)校里面學(xué)的那些理論知識雖然不是完全不適用,，但也幾乎沒有什么能夠馬上就用的著的東西,。因此我個人認(rèn)為，我們在學(xué)校里面學(xué)的知識還沒有在學(xué)校里面培養(yǎng)的學(xué)習(xí)方法和自學(xué)能力作用大,，因為工作中幾乎所有的東西都要我們從零開始學(xué),。

２、 實事求是,，量力而行,。我發(fā)現(xiàn)在實際工作中，比起那些天天就知道喊口號的員工,，上級往往更喜歡重用那些做實事,，并且一做就能夠把它做好的人。量力而行就是說我們做一件事之前一定要考慮好能不能夠勝任這件事,，最忌諱在上級面前說了大話卻完成不了任務(wù),。

三、存在的不足及建議

對于我們這些即將畢業(yè)的人來說，能夠在畢業(yè)之前找到一份自己滿意的工作,，也許是最值得我們慶幸的事了,。不過在高興之余，又必須承擔(dān)一份壓力,。因為我們的工作時間總是和我們的完成畢業(yè)設(shè)計的時間發(fā)生時間和條件上的沖突,。如何處理好這個矛盾就要求我們必須在某些方面做出決擇。特別是有些同學(xué)好不容易找到份滿意的工作,，卻因為要返校畢業(yè)答辯而請不到假無奈辭職時,，難免會感到傷心，覺得社會的殘酷,。

不過總的說來,，在實習(xí)的這段時間里，收獲還是頗為豐盛,，不但學(xué)會了許多實踐的知道,，增長了許多見識，而且讓我在對我們這個生存的環(huán)境的認(rèn)識上有了一次質(zhì)的飛躍,。感謝學(xué)院四年來對我的精心培養(yǎng),，最后祝老師們工作順利，祝學(xué)院的明天更加煇煌,。