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开关电源的稳定性设计
时间:2022-03-07 08:24:14 点击次数:496


开关电源在许多方面都有着广泛的运用,而且运用越来越广泛。现在工业的不断发展,科学技能水平也不断前进,开关电源规划关于设备的稳定性要求也越来越高,确保设备的稳定性是做好开关电源作业的基础,也是确保正常作业的基础。开关元件借助电子技能对开关的翻开或封闭进行调控,确保电压的稳定输出。

随着现在社会的不断发展,科学技能水平也在不断快速提高,电源设备运用越来越广泛,而且设备的构造也变得越来越凌乱,开关电源的元器件数量以及种类都在增加,导致运用环境也越来越凌乱,由于电源作业需并联,所以在作业中受到环境的影响比较大,假如无法及时进行检修,一旦呈现问题就会影响开关电源的稳定性,因此在规划的时分需将电源稳定性规划作为重点内容,分析各种稳定性的影响要素,前进开关电源稳定性规划水平,确保开关电源设备可以正常作业。基于此,本研讨针对开关电源的稳定性规划展开了具体的研讨,首先就稳定性的具体定义以及方针进行了分析,然后分析了开关电源稳定性的规划,从电气规划、热规划、安全规划、三防规划等几个方面展开了论述。

稳定性的定义与方针

1稳定性的定义

国际上通用的稳定性定义为:在规矩环境条件下和规矩的时间内完结规定功用。此定义适用于一个体系,也适用于一台设备或一个单元。由于故障问题呈现的随机性,用数学办法来描绘稳定性时,常用“概率”来标明即稳定度。稳定度R(t);它是产品在规矩环境条件下和规矩时间内完结规矩功用的概率。

2衡量稳定性的方针

衡量产品稳定性水平有好几种标准,有定量的,也有定性的,有时要用几种标准(方针)去衡量一种产品的稳定性,但最基本最常用的有以下几种标准。①失功率λ;它是产品在单位时间内的故障问题数。②均匀无故障问题作业时间MTBF(MeanTimeBetweenFailure):是指相邻两次故障问题之间的均匀作业时间,也称为均匀故障问题距离。


开关电源的稳定性规划

1电气规划

1.1供电办法的挑选

集中式供电体系各输出之间的误差以及由于传输距离的不同而构成的压差降低了供电质量,而且运用单台电源供电,当电源发生故障问题时或许导致体系瘫痪。分布式供电体系供电单元靠近负载,改进了动态照应特性,供电质量好,传输损耗小,功率高,节约能源,稳定性高,简单组成冗余供电体系,扩展功率也相对比较简单,所以分布式供电体系可以满意高稳定性设备的要求。


1.2电路拓扑的挑选

开关电源一般选用单规矩激式、单端反激式、双管正激式、双单规矩激式、推挽式、半桥式等多种拓扑。单规矩激式、单端反激式、双单规矩激式、推挽式开关管的接受电压在两倍输入电压以上,假如按60%降额运用,则使开关管不易选型。在推挽和全桥拓扑中或许呈现单向偏磁饱和,使开关管损坏。双管正激式和半桥电路开关管的接受电压仅为电源的最大输入电压,选用开关管比较简单。在高稳定性工程上一般选用这两种电路拓扑。


1.3控制战略的挑选

在中小功率的电源中,电流型PWM控制是许多选用的办法,它较电压型控制有如下优点:逐周期电流束缚,比电压型控制更快,不会因过电流而使开关管损坏,大大减小了过载与短路故障问题;具有优良的电网电压调整率和快速的瞬态照应;环路稳定,易补偿;纹波比电压控制型小得多。实践标明,电流控制型的50W开关电源的输出纹波在25mV左右。硬开关技能因开关损耗的束缚,开关频率一般在350kHz以下,软开关技能运用谐振原理,完结开关损耗为零,从而可以将开关频率前进到兆赫级水平。这种运用软开关技能的变换器归纳PWM变换器和谐振变换器两者的优点,靠近理想的特性,如低开关损耗、恒频控制、适宜的储能元件尺度、较宽的控制规模,但此项技能首要运用于大功率开关电源中,中小功率开关电源仍以PWM技能为主。


1.4元器件的选用

元器件直接抉择了开关电源的稳定性,所以它的选用显得非常重要。

(1)尽量选用硅半导体器件。

(2)多选用集成电路,少用分立元件的电路。

(3)开关管选用MOSFET能简化驱动电路,削减损耗。

(4)输出整流管尽量选用具有软康复特性的二极管。

(5)应选用金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件,制止选用塑料封装的器件。

(6)准则上不选用电位器,有必要保存的应进行固封处理。


2热规划

开关电源的耐热功用不仅直接关系到它的稳定性和运用寿命,而且还直接关系到发生火灾的风险程度,所以温度是影响开关电源稳定性的一个重要要素。开关电源的热源首要是高频变压器、开关功率晶体管、整流输出二极管以及滤波用的电解电容。实践标明,开关电源内部的温升将导致元器件失效,当温度超过一定值时,失功率将呈指数规矩增加。开关电源热规划的准则有:

(1)削减发热量,选用更优的控制办法和技能(如移相控制技能),选用低功耗的器件,削减发热元件的数量,加大加粗印制线的宽度,前进开关电源功率。

(2)加强散热,运用传导、辐射、对流技能将热量搬运,包含选用散热器、风冷(天然对流和逼迫风冷)、液冷和热管等办法。逼迫风冷的散热量比天然冷却大10倍以上,可是要增加风机、风机电源、连锁设备等。这不仅使开关电源的本钱和凌乱性增加,而且还会使体系的稳定性下降,因此一般尽量选用天然冷却,而不是风冷、液冷之类的冷却办法。在元器件布局时,应将发热器件安放在劣势位置或印制板的上部,散热器选用氧化发黑工艺处理以前进辐射率。变压器和电感线圈应选用较粗的导线来按捺温升。


3安全性规划

关于电源而言,安全性向来都是被确定为最重要的功用之一,不安全的产品不光不能完结规矩的功用,而且还有或许发生严重事故,构成机毁人亡的巨大损失。为确保电源产品具有恰当高的安全性,有必要进行安全性规划。电源安全性规划的首要内容是防止触电和烧伤。


4三防规划

三防规划是指防潮规划、防盐雾规划和防霉菌规划。在规划时,关于密封有要求的元器件采纳密封办法;关于不行修复的组合设备,可选用环氧树脂灌封。所有元器件、原材料的吸湿度应较小,不得运用含有棉、麻、丝等的易霉制品;对密封机箱、机柜应设置防护网,以防止昆虫和啮齿动物进入;直接暴露在大气中的设备外顶部不该选用洼陷结构,防止积水导致腐蚀;可以选用耐蚀材料,再通过镀、涂或化学处理使电子设备及其零部件的表面掩盖一层金属或非金属保护膜,隔绝周围介质;在结构上选用密封或半密封方式来隔绝外部不利环境;印制板及组件表面涂覆专用的三防清漆,可以有用的防止导线之间的电晕、击穿,前进电源的稳定性;电感和变压器应进行浸漆、封端,以防潮气进入引发短路事故。


综上所述,开关电源设备的稳定性与具体的规划进程休戚相关,一起与结构规划,生产工艺以及具体的加工质量也有着直接的联络,确保开关电源规划作业的稳定性是确保开关电源稳定性作业的条件,所以需求分外重视规划质量,挑选合格的元器件,促进开关电源规划进程的完善,前进开关电源的稳定性。


社会在不断发展,跟着社会的不断发展,科学技能水平也在不断发展,电源设备运用越来越广泛,而且具体的设备构造也变得越来越凌乱,开关电源的元器件数量以及种类都在增加,导致运用环境也越来越凌乱,由于电源作业需求联络,所以在作业中遭到环境的影响比较大,假如无法及时进行检修,一旦呈现问题就会影响开关电源的稳定性,因此在规划的时分需求将电源稳定性规划作为重点内容,分析各种稳定性的影响要素,前进开关电源稳定性规划水平,确保开关电源设备可以正常作业。



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