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发布日期:2011-12-29 发布人:C

电源的核心技术及发展方向

 

 1:高端产品:多为ODM自主研发产品,在其中的产品技术性能(如多国安全认证;过压保护;过流保护;温度特性;电压范围宽80V-265V;负载能力强;保护电路多;空载损耗小3%-10%;效率高75%-87%;连续使用寿命长5-10年;纹波电流小30mV;辐射/干扰小;体积小等特点)非常好。此种产品的开发,其开发人员必须对安全距离;雷击保护电路;前级过流缓冲;前级EMI/FCC/整流滤波的对策;高频变压器设计及特性;空间辐射及散热设计;波形产生芯片的特性及种类;传输驱动电路的设计;各种MOS管的参数及特性;前级/后级过流电路设计;后级整流滤波及过温及过流电路的设计;稳压电路的设计;恒流;恒压;电压调节电路;电流调节电路;频率调节电路;电子元器件特性....非常精通(如不熟悉就会无法过认证;通电爆炸;无法批量生产........)。
    用于:精密仪器;精密测试设备;显示器;电视;医疗;电动汽车;电脑主机;注塑机;民航;军事;DVD液晶显示器;笔记本电脑...

2:中端产品:都属大公司及原厂的OEM代工产品的改进升级产品(如安全认证;基本有过压保护;基本有过流保护;温度特性一般;电压范围宽80V-265V;负载能力还可以;基本保护电路;空载损耗小还可以;效率高;连续使用寿命300-1000小时;纹波电压小于100mV;辐射/干扰小;体积小等特点
    用于:仪器;测试设备;显示器;电视;医疗;电动汽车;电脑主机;注塑机;DVD;液晶显示器;笔记本电脑..........。
3:低端产品:只能满足电源的基本功能,比低频变压器式的电源好一点---空载损耗小一点
用于:玩具;小家电;手机;MP3;电剪;VCD...。
4:超低端产品:多为国内手机赠品;连续寿命比较短;负载能力差(10mA-300mA的普通RCC电路);
用于:辅助电源;应急灯;玩具........。
    为适合于不同档次的产品需求,当然电源厂都有这些产品,电源是不可能被淘汰的,因为我们所有的与电有关的产品都离不开它,到目前为止还未找到可替代电源转换器的产品。所以对电源的开发工程人员永远不可被取代,只会将开关电源的转换效率及技术提升到更高水平。
     未来的电源将会走小体积及模块化,开关频率MHZ以上,效率90%以上………发展(高效节能),还需驱动芯片;MOS管;磁性材料的技术.....更进一步提高。
  开关电源的最核心技术还在于高频变压器;磁性元器件..的设计,直接影响效率;体积;稳定性;温升;安规认证;成本......

                        开关电源的原理和发展趋势

第一节  高频开关电源电路原理
高频开关电源由以下几个部分组成:
一、主电路
   从交流电网输入、直流输出的全过程,包括:
   1、输入滤波器:其作用是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。
   2、整流与滤波: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。
   3、逆变: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。
   4、输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的直流电源。
二、控制电路
    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。
三、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。
四、辅助电源
    提供所有单一电路的不同要求电源。
第二节  开关控制稳压原理
   开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的提供。可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。电感L用以储存能量,在开关断开时,储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载得到连续而稳定的能量,因二极管D使负载电流连续不断,所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示:
                 EAB=TON/T*E
式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。
    由式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(Time Ratio Control,缩写为TRC)。
    按TRC控制原理,有三种方式:
    一、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写为PWM)
开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。
    二、脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM)
导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。
    三、混合调制
导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。
第三节  开关电源的发展和趋势
    1955年美国罗耶(GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端,1957年美国查赛(Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器,1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想,这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高,二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善,终于做成了25千赫的开关电源。
  目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOS-FET制成的500kHz电源,虽已实用化,但其频率有待进一步提高。要提高开关频率,就要减少开关损耗,而要减少开关损耗,就需要有高速开关元器件。然而,开关速度提高后,会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样,不仅会影响周围电子设备,还会大大降低电源本身的可靠性。其中,为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌,可采用R-C或L-C缓冲器,而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过,对1MHz以上的高频,要采用谐振电路,以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波,这样既可减少开关损耗,同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃,因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零,而且噪声也小,可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前,世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。
  
                                开关电源测试规范
第一部分:电源指标的概念、定义
一. 描述输入电压影响输出电压的几个指标形式。
1. 绝对稳压系数。
A.绝对稳压系数:表示负载不变时,稳压电源输出直流变化量△U0与输入电网变化量△Ui之比。既:
         K=△U0/△Ui
B. 相对稳压系数:表示负载不变时,稳压器输出直流电压Uo的相对变化量△Uo与输出电网Ui的相对变化量△Ui之比。急:
         S=△Uo/Uo / △Ui/Ui
2.
电网调整率。
    它表示输入电网电压由额定值变化+-10%时,稳压电源输出电压的相对变化量,有时也以绝对值表示。
3. 电压稳定度。
    负载电流保持为额定范围内的任何值,输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化△Uo/Uo(百分值),称为稳压器的电压稳定度。
二. 负载对输出电压影响的几种指标形式。
1. 负载调整率(也称电流调整率)。
    在额定电网电压下,负载电流从零变化到最大时,输出电压的最大相对变化量,常用百分数表示,有时也用绝对变化量表示。
2. 输出电阻(也称等效内阻或内阻)。
    在额定电网电压下,由于负载电流变化△IL引起输出电压变化△Uo,则输出电阻为
            Ro=|△Uo/△IL| 欧。
三. 纹波电压的几个指标形式。
1. 最大纹波电压。
在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。
2. 纹波系数Y(%)。
在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比,既
y=Umrs/Uo x100%
3. 纹波电压抑制比。
在规定的纹波频率(例如50HZ)下,输出电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比,即:
纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ 。
这里声明一下:噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的0.5%以下;噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的2%以下。
四. 冲击电流。冲击电流是指输入电压按规定时间间隔接通或断开时,输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。一般是20A——30A。
五. 过流保护。是一种电源负载保护功能,以避免发生包括输出端子上的短路在内的过负载输出电流对电源和负载的损坏。过流的给定值一般是额定电流的110%——130%。
六. 过压保护。是一种对端子间过大电压进行负载保护的功能。一般规定为输出电压的130%——150%。
七. 输出欠压保护。当输出电压在标准值以下时,检测输出电压下降或为保护负载及防止误操作而停止电源并发出报警信号,多为输出电压的80%——30%左右。
八. 过热保护。在电源内部发生异常或因使用不当而使电源温升超标时停止电源的工作并发出报警信号。
九. 温度漂移和温度系数。
温度漂移:环境温度的变化影响元器件的参数的变化,从而引起稳压器输出电压变化。常用温度系数表示温度漂移的大小。
绝对温度系数:温度变化1摄氏度引起输出电压值的变化△UoT,单位是V/℃或毫伏每摄氏度。
相对温度系数:温度变化1摄氏度引起输出电压相对变化△UoT/Uo,单位是V/℃。
十. 漂移。
稳压器在输入电压、负载电流和环境温度保持一定的情况下,元件参数的稳定性也会造成输出电压的变化,慢变化叫漂移,快变化叫噪声,介于两者之间叫起伏。
表示漂移的方法有两种:
1. 在指定的时间内输出电压值的变化△Uot。
2. 在指定时间内输出电压的相对变化△Uot/Uo。
考察漂移的时间可以定为1分钟、10分钟、1小时、8小时或更长。
只在精度较高的稳压器中,才有温度系数和温漂两项指标。
十一. 响应时间。
是指负载电流突然变化时,稳压器的输出电压从开始变化到达新的稳定值的一段调整时间。
在直流稳压器中,则是用在矩形波负载电流时的输出电压波形来表示这个特性,称为过度特性。
十二. 失真。
这是交流稳压器特有的。是指输出波形不是正 波形,产生波形畸变,称为畸变。
十三. 噪声。按30HZ——18kHZ的可听频率规定,这对开关电源的转换频率不成问题,但对带风扇的电源要根据需要加以规定。
十四. 输入噪声。为使开关电源工作保持正常状态,要根据额定输入条件,按由允许输入外并叠加于工业用频率的脉冲状电压(0——peak)制定输入噪声指标。一般外加脉冲宽度为100——800us,外加电压1000V。
十五. 浪涌。这是在输入电压,以1分钟以上的间隔按规定次数加一种浪涌电压,以避免发生绝缘破坏、闪络、电弧等异常现象。通信设备等规定的数值为数千伏,一般为1200V。
十六. 静电噪声。指在额定输入条件下,外加到电源框体的任意部分时,全输出电路能保持正常工作状态的一种重复脉冲状的静电。一般保证5——10KV以内。
十七. 稳定度。
允许使用条件下,输出电压最大相对变化△Uo/Uo 。
十八. 电气安全要求(GB 4943-90)。
1. 电源结构的安全要求。
1) 空间要求。UL、CSA、VDE安全规范强调了在带电部分之间和带电部分与非带电金属部分之间的表面、空间的距离要求。UL、CSA要求:极间电压大于等于250VAC的高压导体之间,以及高压导体与非带电金属部分之间(这里不包括导线间),无论在表面间还是在空间,均应有0.1英寸的距离;VDE要求交流线之间有3mm的徐变或2mm的净空隙;IEC要求:交流线间有3mm的净空间隙及在交流线与接地导体间的4mm的净空间隙。另外,VDE、IEC要求在电源的输出和输入之间,至少有8mm的空间间距。
2) 电介质实验测试方法(打高压:输入与输出、输入和地、输入AC两级之间)。
3) 漏电流测量。漏电流是流经输入侧地线的电流,在开关电源中主要是通过静噪滤波器的旁路电容器泄露电流。UL、CSA均要求暴露的不带电的金属部分均应与大地相接,漏电流测量是通过将这些部分与大地之间接一个1.5K欧的电阻,其漏电流应该不大于5毫安。VDE允许:用1.5K欧的电阻与150nP电容并接。并施加1.06倍额定使用电压,对数据处理设备,漏电流应不大于3.5毫安。一般是1毫安左右。
4) 绝缘电阻测试。VDE要求:输入和低电压输出电路之间应有7M欧的电阻,在可接触到的金属部分和输入之间,应有2M欧的电阻或加500V直流电压持续1分钟。
5) 印制电路板要求。要求是UL认证的94V-2材料或比此更好的材料。
2. 对电源变压器结构的安全要求。
1) 变压器的绝缘。变压器的绕组使用的铜线应为漆包线,其他金属部分应涂有瓷、漆等绝缘物质。
2) 变压器的介电强度。在实验中不应出现绝缘层破裂和飞弧现象。
3) 变压器的绝缘电阻。变压器绕组间的绝缘电阻至少为10M欧,在绕组与磁心、骨架、屏蔽层间施加500伏直流电压,持续1分钟,不应出现击穿、飞弧现象。
4) 变压器湿度电阻。变压器必须在放置于潮湿的环境之后,立即进行绝缘电阻和介电强度实验,并满足要求。潮湿环境一般是:相对湿度为92%(公差为2%),温度稳定在20到30摄氏度之间,误差允许1%,需在内放置至少48小时之后,立即进行上述实验。此时变压器的本身温度不应该较进入潮湿环境之前测试高出4摄氏度。
5) VDE关于变压器温度特性的要求。
6) UL、CSA关于变压器温度特性的要求。
注: IEC——International Electrotechnical Commission
VDE——Verbandes Deutcher Electrotechnicer
UL——Underwriters’ Laboratories
CSA——Canadian Standards Association
FCC—— Federal Communications Commission
十九. 无线电骚扰(按照GB 9254-1998测试)。
1. 电源端子骚扰电压限值。
2. 辐射骚扰限值。
二十. 环境实验。
环境试验是将产品或材料暴露到自然或人工环境中,从而对它们在实际上可能遇到的贮存、运输和使用条件下的性能作出评价。
⑴ 低温
⑵ 高温
⑶ 恒定湿热
⑷ 交变湿热
⑸ 冲撞(冲击和碰撞)
⑹ 振动
⑺ 恒加速
⑻ 贮存
⑼ 长霉
⑽ 腐蚀大气(例如盐雾)
⑾ 砂尘
⑿ 空气压力(高压或低压)
⒀ 温度变化
⒁ 可燃性
⒂ 密封
⒃ 水
⒄ 辐射(太阳或核)
⒅ 锡焊
⒆ 接端强度
⒇ 噪声:微打65DB

二十一. 电磁兼容性试验。
电磁兼容性试验(electromagnetic compatiblity EMC)
电磁兼容性是指设备或系统在共同的电磁环境中能正常工作且不对该环境中 任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。
电磁干扰波一般有两种传播途径,要按各个途径进行评价.一种是以波长长的频带向电源线传播,给发射区以干扰的途径,一般在30MHZ以下.这种波长长的频率在附属于电子设备的电源线的长度范围内还不满1个波长,其辐射到空间的量也很少,由此可掌握发生于电源线上的电压,进而可充分评估干扰的大小,这种噪声叫做传导噪声。
当频率达到30MHZ以上,波长也会随之变短。这时如果只对发生于电源线的噪声源电压进行评价,就与实际干扰不符。因此,采用了通过直接测定传播到空间的干扰波评价噪声大小的方法,该噪声就叫做辐射噪声。测定辐射噪声的方法有上述按电场强度对传播空间的干扰波进行直接测定的方法和测定泄露到电源线上的功率的方法。
电磁兼容性试验包括以下试验:
① 磁场敏感度:(抗扰性)设备、分系统或系统暴露在电磁辐射下的不希望有的响应程度。敏感度电平越小,敏感性越高,抗扰性越差。固定频率、峰峰值的磁场
② 静电放电敏感度:具有不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。300PF电容充电到-15000V,通过500欧电阻放电。可超差,但放完后要正常。数据传递、储存,不能丢
③ 电源瞬态敏感度:包括尖峰信号敏感度(0.5us 10us 2倍)、电压瞬态敏感度(10%-30%,30S恢复)、频率瞬态敏感度(5%-10%,30S恢复)。
④ 辐射敏感度:对造成设备降级的辐射干扰场的度量。(14K-1GHZ,电场强度为1V/M)
⑤ 传导敏感度:当引起设备不希望有的响应或造成其性能降级时,对在电源、控制或信号线上的干扰信号或电压的度量。(30HZ-50KHZ 3V ,50K-400M 1V)
⑥ 非工作状态磁场干扰:包装箱4.6m 磁通密度小于0.525uT,0.9m 0.525Ut。
⑦ 工作状态磁场干扰:上、下、左、右交流磁通密度小于0.5mT。
⑧ 传导干扰:沿着导体传播的干扰。10KHz-30MHz 60(48)dBuV。
⑨ 辐射干扰:通过空间以电磁波形式传播的电磁干扰。10KHz-1000MHz 30 屏蔽室60(54)uV/m。
第二部分 测试方法
一. 耐电压
(HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV
1.1 定义:于指定的端子间,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG间,可耐交流之有效值,漏电流一般可容许10毫安,时间1分钟。
1.2 测试条件:Ta:25摄氏度;RH:室内湿度。
1.3 测试回路:
1.4 说明:
1.4.1 耐压测试主要为防止电气破坏,经由输入串入之高压,影响使用者安全。
1.4.2 测试时电压必须由0V开始调升,并于1分钟内调至最高点。
1.4.2 放电时必须注意测试器之Timer设定,于OFF前将电压调回 0V。
1.4.3 安规认证测试时,变压器需另行加测,室内,温度25摄氏度,RH:95摄氏度,48HR,后测试变压器初/次级与初级/CORE。
1.4.5生产线测试时间为1秒钟。

二.纹波噪声(涟波杂讯电压)
(Ripple & Noise)%,mv
2.1定义:
直流输出电压上重叠之交流电压成份最大值(P-P)或有效值。
2.2测试条件:
I/P: Nominal
O/P : Full Load
Ta : 25℃
2.3测试回路:

2.4测试波形:
2.5说明:
2.5.1示波器之GND线愈短愈好,测试线得远离PUS。
2.5.2使用1:1之Probe。
2.5.3 Scope之BW一般设定于20MHz,但是对于目前的网络产品测试纹波噪声最好将BW设为最大。
2.5.4 Noise与使用仪器,环境差异极大,因此测试必须表明测试地点。
2.5.5测试纹波噪声以不超过原规格值 +1%Vo。
三.漏电流(洩漏电流)
(Leakage Current)mA
3.1定义:
输入一机壳间流通之电流(机壳必须为接大地时)。
3.2测试条件:
I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz
Vin max.(UL1012)/60Hz
O/P: No Load/Full Load
Ta: 25 ℃
3.3测试回路:
3.4说明:
3.4.1 L,N均需测。
3.4.2UL1012 R值为1K5。
TUV R值为2K/0。15uF。
3.4.3漏电流规格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。
四.温度测试
(Temperature Test)
4.1定义:
温度测试指PSU于正常工作下,其零件或Case温度不得超出其材质规
格或规格定值。
4.2测试条件:
I/P: Nominal
O/P: Full Load
Ta : 25℃
4.3测试方法:
4.3.1将Thermo Coupler(TYPE K)稳固的固定于量测的物体上
(速干、Tape或焊接方式)。
4.3.2 Thermo Coupler于末端绞三圈后焊成一球状测试。
4.3.3我们一般用点温计测量。
4.4测试零件:
热源及易受热源影响部分
例如:输入端子、Fuse、输入电容、输入电感、滤波电容、桥整、热
敏、突波吸收器、输出电容、输出电容、输出电感、变压器、铁芯、
绕线、散热片、大功率半导体、Case、热源零件下之P.C.B.……。
4.5零件温度限制:
4.5.1零件上有标示温度者,以标示之温度为基准。
4.5.2其他未标示温度之零件,温度不超过P.C.B.之耐温。
4.5.3电感显示个别申请安规者,温升限制65℃Max(UL1012),75℃
Max(TUV)。
五.输入电压调节率
(Line Regulation), %
5.1定义:
输入电压在额定范围内变化时,输出电压之变化率。
Vmax-Vnor
Line Regulation(+)=------------------
Vnor
Vnor-Vmin
Line Regulation(-)=------------------
Vnor
Vmax-Vmin
Line Regulation=----------------
Vnor
Vnor:输入电压为常态值,输出为满载时之输出电压。
Vmax:输入电压变化时之最高输出电压。
Vmin:输入电压变化时之最低输出电压。
5.2测试条件:
I/P:Min./Nominal/Max
O/P:Full Load
Ta:25℃
5.3测试回路:
5.4说明:
Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor与Vmin-Vnor之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。
六.负载调节率
(Load Regulation)%
5.1定义:
输出电流于额定范围内变化(静态)时,输出电压之变化率。
|Vminl-Vcent|
Line Regulation(+)=------------------×100%
Vcent
|Vcent-VfL|
Line Regulation(-)=------------------×100%
Vcent
|VminL-VfL|
Line Regulation(%)=----------------×100%
Vcent
VmilL:最小负载时之输出电压
VfL:满载时之输出电压
Vcent:半载时之输出电压
6.2测试条件:
I/P:Nominal
O/P:Min./Half/Full Load
Ta:25℃
6.3测试回路:
6.4Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent与Vcent-Vmax.之±最大
值以mV表示,再配合Tolerance%表示。
第三部分 测试报告要求的项目:
对于电源部品认定测试, 测试报告要求提供测试数据及结论。来料检可根据要求减少测试项目,对于测试不合格品的应该表明不合格的测试项。
一. 输入特性。
1. 工作输入电压和电压变动范围。
2. 输入电压的频率和频率变动范围。
3. 额定输入电流。是指在输入电压和输出电流在额定条件时的电流。
4. 输入下陷和瞬间停电。这是一种输入电压瞬间时下降或瞬断的状态,要用额定输出电压和电流加以限定。测试的指标为电压和时间。
5. 冲击电流。
6. 漏电流。
7. 效率。因为该指标与发热有关,因此散热时要考虑效率。
8. 测试中要标明输入采用单相2线式还是3相三线式。
二. 输出特性。

1. 额定输出电压。
2. 额定输出电流。
3. 稳压精度。
1) 电压稳定度。
2) 电流调整率。
3) 纹波噪声。包括最大纹波电压;最大纹波噪声电压。
4. 瞬间电流变动导致的输出电压的变动值。
三. 附属功能要求。
1. 过流保护。
2. 过压保护。
3. 输入欠压保护。
4. 过热保护。
5. 绝缘电阻。输入端与壳体;输入端子和输出端子;输出端子和壳体。
6. 绝缘电压。打高压:输入与输出、输入和地、输入AC两级之间,根据国家标准制定高压值。
四. 结构规格。
1. 形状条件:如外包装机壳的有无等。
2. 确定外型尺寸和尺寸公差。
3. 安装条件:安装位置、安装孔、等。
4. 冷却条件:强制或自冷以及通风方向,风量和孔径尺寸。
5. 接口位置和标志。
6. 操作零部件(输出电压可调电阻、开关、指示灯)的位置和提示文字的位置。
7. 重量。
五. 使用环境条件。
1. 温度。
2. 湿度。
3. 耐振动、冲击。
六. 其它条件。
1. 输入噪声。
2. 浪涌。
3. 静电噪声(有外壳的有要求)。
                                 高频电源变压器磁芯的设计原理
   电子信息产业的迅速发展,对高频开关式电源不断提出新的要求。据报导,全球开关电源市场规模已超过100亿美元[1]。通信、计算机和消费电子产品是开关电源的三大主力市场。庞大的开关电源市场主要由AC/DC和DC/DC开关电源两部分组成。据预测,AC/DC开关电源全球销售收入将从1999年的91亿美元增加到2004年的122亿美元,年平均增长率为5.9%。低功率(0~300W)的AC/DC将面向增长平稳的消费电子产品和计算机市场;大功率(750~1500W)的AC/DC电源将面向增长强劲的电信市场。DC/DC电源约占整个开关电源市场的30%,但计算机与通信技术的快速融合,带动了DC/DC模块式电源的迅速增长。预计今后几年,DC/DC电源模块增长速度将超过AC/DC电源,有人估计,中国今后五年,DC/DC电源模块市场年增长将达15%,增长主要是在电信领域。开关式电源技术发展趋势是高密度、高效率、低噪声,以及表面贴装化。无论是AC/DC或DC/DC电源,除了功率晶体管外,由软磁铁氧体磁芯制成的主变压器、扼流圈及其它电感器(如抗噪声滤波器)是极重要的元件,其磁性能和尺寸直接关系到电源的转换效率和功率密度等。在变压器设计中,主要包括绕组设计和磁芯设计。本文拟重点讨论涉及主变压器磁芯设计中应考虑的通过功率、性能因子、热阻等参数,并对降低磁芯总损耗提出了材料微观设计应考虑的方法。
  
2 电源变压器磁芯性能要求及材料分类

为了满足开关电源提高效率和减小尺寸、重量的要求,需要一种高磁通密度和高频低损耗的变压器磁芯。虽然有高性能的非晶态软磁合金竞争,但从性能价格比考虑,软磁铁氧体材料仍是最佳的选择;特别在100kHz到1MHz的高频领域,新的低损耗的高频功率铁氧体材料更有其独特的优势。为了最大限度地利用磁芯,对于较大功率运行条件下的软磁铁氧体材料,在高温工作范围(如80~100℃),应具有以下最主要的磁特性:

1)高的饱和磁通密度或高的振幅磁导率。这样变压器磁芯在规定频率下允许有一个大的磁通偏移,其结果可减少匝数;这也有利于铁氧体的高频应用,因为截止频率正比于饱和磁通密度。

2)在工作频率范围有低的磁芯总损耗。在给定温升条件下,低的磁芯损耗将允许有高的通过功率。

附带的要求则还有高的居里点,高的电阻率,良好的机械强度等。

新发布的“软磁铁氧体材料分类”行业标准(等同IEC61332:1995),将高磁通密度应用的功率铁氧体材料分为五类,见表1。每类铁氧体材料除了对振幅磁导率和功率损耗提出要求外,还提出了“性能因子”参数(此参数将在下面进一步叙述)。从PW1~PW5类别,其适用工作频率是逐步提高的,如PW1材料,适用频率为15~100kHz,主要应用于回扫变压器磁芯;PW2材料,适用频率为25~200kHz,主要应用于开关电源变压器磁芯;PW3材料,适用频率为100~300kHz;PW4材料适用频率为300kHz~1MHz;PW5材料适用频率为1~3MHz。现在国内已能生产相当于PW1~PW3材料,PW4材料只能小量试生产,PW5材料尚有待开发。

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