开关电源原理十篇

开关电源原理篇1

【关键词】开关电源技术；小功率；高频

开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电器设备、家电领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。

1 开关电源的发展

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。

2 高频开关的组成

2.1 主电路

从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：

2.1.1 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。

2.1.2 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。

2.1.3 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。

2.1.4 输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 辅助电源

提供所有单一电路的不同要求电源。

3 开关电源的技术追求

3.1 小型化、薄型化、轻量化、高频化―――开关电源的体积、重量主要是由储能元件（磁性元件和电容）决定的，因此开关电源的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积；在一定范围内，开关频率的提高，不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸，而且还能够抑制干扰，改善系统的动态性能。因此，高频化是开关电源的主要发展方向。

3.2 高可靠性―――开关电源使用的元器件比连续工作电源少数十倍，因此提高了可靠性。从寿命角度出发，电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着通信电源的寿命。所以，要从设计方面着眼，尽可能使用较少的器件，提高集成度。这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题，也增加了保护等功能，简化了电路，提高了平均无故障时间。

3.3 低噪声―――开关电源的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化，噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以，尽可能地降低噪声影响是开关电源的又一发展方向。

3.4 采用计算机辅助设计和控制―――采用CAA和CDD技术设计最新变换拓扑和最佳参数，使开关电源具有最简结构和最佳工况。在电路中引入微机检测和控制，可构成多功能监控系统，可以实时检测、记录并自动报警等。

4 提高开关电源待机效率的方法

4.1 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47kΩ，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。TOPSWITCH，ICE2DS02G内部设有专门的启动电路，可在启动后关闭该电阻。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。

4.2 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。

4.3 切换工作模式

4.3.1 QRPWM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）。

IRIS40xx芯片就是通过QR与PWM切换来提高待机效率的。当电源处于轻载和待机时候，辅助绕组电压较小，Q1关断，谐振信号不能传输至FB端，FB电压小于芯片内部的一个门限电压，不能触发准谐振模式，电路则工作在更低频的脉宽调制控制模式。

4.3.2 PWMPFM

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。将待机信号加在其PW/引脚上，在额定负载条件下，该引脚为高电平，电路工作在PWM模式，当负载低于某个阈值时，该引脚被拉为低电平，电路工作在PFM模式。实现PWM和PFM的切换，也就提高了轻载和待机状态时的电源效率。

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。

4.4 可控脉冲模式（BurstMode）

可控脉冲模式，也可称为跳周期控制模式（SkipCycleMode）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（如LM2618，L6565）或者是芯片内部模块（如NCP1200，FSD200，L6565和TinySwitch系列芯片）。

5 开关电源的发展方向趋势

开关电源的发展从来都是与半导体器件及磁性元件等的发展休戚相关的。高频化的实现，需要相应的高速半导体器件和性能优良的高频电磁元件。发展功率MOSFET、IGBT等新型高速器件，开发高频用的低损磁性材料，改进磁元件的结构及设计方法，提高滤波电容的介电常数及降低其等效串

联电阻等，对于开关电源小型化始终产生着巨大的推动作用。

开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各在开关电源制造商都致力同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn-Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs）下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对联高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。

模块化是开关电源发展的总体趋势，可以用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化，其噪声也必将随着增大，而用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，使得多项技术得以实用化。

开关电源原理篇2

关键词：开关电源 维护检修 故障处理

中图分类号：TN838 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0105-01

稳定可靠，安全的动力保障是数字化全固态调频发射机安全播出的先决条件，新型的开关电源与传统的电源相比，体积小而且工作稳定，电路损耗小，其多输出电压轻松的解决了模块和控制单元输入电压不同的难题。且由于大规模集成电路的运用和屏蔽设置很好的解决了发射机房设备之间的电磁干扰。鉴于以上优点，权衡发射机整体效率，电源的可靠性和日常值机中维护等问题，开关电源无疑是目前固态调频广播发射机电源的最佳选择。它与功率放大器集成装配运行。采用高度集成的滤波阻抗元件运用，使其重量体积有了很大的改变。包括功率开关管和多种电路拓扑组合等新器件，新技术的应用，提高电源系统效率。发射机电源内设的电磁干扰滤波电路和相关高尖峰脉冲吸收电路是电源的电流谐波符合要求的重要保证，它不但可以改善电源对电网的负载特性，减少给电网带来严重的污染，也减少对其它网络设备的谐波干扰。

1 开关电源原理

调频发射机使用的开关电源电路主要由电源滤波电路、高压整流滤波电路、功率变换电路、低压整流滤波电路、PWM电路、保护电路、检测比较放大电路、辅助电源等组成，通过以一定频率连续地控制功率开关管进行通断操作，从而以便可以通过能量储存元件向变换器或负载提供电量的电源形式。只要通过改变占空比、开关频率或相关相位，平均输出电压或电流便可得到控制。开关电源的开关频率范围很大。对于电源功率大于90W的工作场合，开关电源通常采取两级变换方式，即功率因数校正（PFC）控制变换器和DC/DC变换器。该电路是将整流过来的直流电压变换为可调的高频矩形波电压，这是开关电源的核心部分。特别是功率因数校正电路，它是为了保证输入电压和电流同相工作而设置的。其结果是功率因数接近1，视在功率全部转换为有功功率，因而系统效率得到了改善。如果没有PFC校正电路，输入电流会以窄脉宽高峰值脉冲形式输入开关电源引起严重的谐波干扰成分。这些谐波组分不仅没有向负载提供任何能量，而且还引起变压器和其它设备发热。功率因数校正电路分为有源和无源两种类型。调频广播发射机的开关电源大都采用有源功率因数校正电路，它是由具有有源功率因数校正的AC/DC变换器和独立DC/DC变换器两大部分组成。AC/DC变换器主要包括：EMI滤波器、慢启动电路、桥式整流、PFC控制器、功率驱动电路及变换器电路。

AC输入经过EMI滤波电路滤除差摸和共摸电磁干扰信号后，输入至慢启动电路，再经延时后全压加到桥式整流电路，输出的直流电压提供给功率场效应管MOSFET的漏极。PFC控制器是由8引脚的LT1249功率因数控制芯片和较少的元件所构成的电路。其第8引脚输出开关频率为100kHz的驱动信号，经驱动电路加到MOSFET功率开关管的栅极，MOSFET变换器开始以一定的占空比进行通断工作，并输出所需求的直流电压。功率驱动电路：其作用是把PWM调制电路输出的信号进行功率放大后，分别驱动MOSFET开关管开通或者关断，实现主电路和控制电路之间的电气隔离。驱动电路的结构和参数会对MODFET开关管的运行性能产生显著影响，如开关时间、开关损耗、短路电流保护能力等。当短路故障发生时，驱动电路会通过合理的栅极电压使保护电路动作，并发出故障信号到控制系统。

变换电路用于电流变换，把电流变换为线性直流电压信号，供测量电路使用，电路主要有一个副主变压器变压，经全波整流，线性电路板处理后，产生的直流电压提供给控制电路板从而与电压反馈信号进行比较放大，根据产生的差值，输出相应宽度的脉冲信号，以调整电源输出电压的大小。

2 日常应用中维护与检修

在发射机日常使用过程中开关电源也会出现多方面因素导致的故障。发射机房的环境因素、外电的波动，由于不熟悉设备造成的停播为防患于未然，在发射极日常维护中，为使开关电源能长期可靠连续运行，应做到以下几点：

（1）及时进行日常检查和定期保养，看有无噪音以及异常声响气味等。（2）看输出以及输入电压是否在正常范围内。（3）排风扇是否运行正常。（4）检查各处连接电路是否牢固。（5）每半年要对电源进行一次彻底的清扫，清理元件上面的积灰和浮尘。清理的时候，确保发射机关机并拔出电源的连接线，卸开开关电源盖板，有条件的话最好进行放电处理。用鼓风机对灰尘进行去除，若有顽固灰尘，可用棉纱蘸少量酒精进行擦拭。除尘完毕，注意元器件有无松动，及时修复。

开关电源的检修：全面了解内部电路的布局和结构是检修开关电源查找问题的先决条件，打开电源外壳，检查保险管是否熔断，清楚开关电源不同输出电压的用途。观察电源内部，看电容等元器件是否有破裂、漏液、电路板上是否烧焦痕迹等。

发射机机柜，功放外壳，电源外壳，面板都通过导体很好相连，最终连接到接地端地线敷设是最基本最简单的安全措施。发射机安装到位后，应将本机的接地端（位于发射机电源部分的底板上）弯角与机房地下铜排可靠地连接在一起，以避免由于漏电而发生停播甚至意外伤害事件。

3 结语

调频发射机开关电源功率一般比较大，工作温度高并且基本常年连续工作，容易发生故障。只有熟悉了开关电源的工作原理，加强日常维护把小的问题积极排除不留安全隐患，多积累经验才会在遇到问题时候快速有效地完成检修工作，为安全播出奠定良好基础。

参考文献

开关电源原理篇3

    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

开关电源原理篇4

【关键词】开关电源;分类;原理;布局;故障检修

1.引言

随着许多高新技术的发展，开关电源技术在不断地创新。开关电源的设计要以安全性、可靠性为首要原则，在各种指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在突发故障情况下安全可靠地工作，本文将详细的分析开关电源的分类、结构、原理、布局、故障提出及检修的技巧分析探讨以供大家参考。

图1 开关电源原理框图

2.开关电源的分类

顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。

开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作模式多用于开关稳压电源。另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换;后两种工作方式多用于开关稳压电源。

根据开关器件在电路中连接的方式，目前比较广泛使用的开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。其中，变压器式开关电源（后面简称变压器开关电源）还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种;根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种;如果从用途上来分，还可以分成更多种类。

3.开关电源的结构

开关电源主要由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份构成。

（1）主电路

冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。

输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。

整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。

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。

输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

（2）控制电路

一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。

（3）检测电路

提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。

（4）辅助电源

实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。

4.开关电源原理

我们的各种电路系统里常常会用到开关电源，主要用于获得一定功率的直流电源（多数是24V），我们常看到的开关电源外观上多数象一个小主箱，通过表面开出的很多散热孔可以看到里面的电路板。

高频开关电源由以下几个部分组成：

（1）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校。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。

（2）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。

（3）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。

（4）辅助电源

提供所有单一电路的不同要求电源。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。

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”

（TimeRatioControl，缩写为TRC）。按TRC控制原理，有三种方式：

（1）脉冲宽度调制（PulseWidthModula-tion，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。

（2）脉冲频率调制（PulseFrequencyModula-tion，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。

（3）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。

开关电源原理框图见图1所示。

（1）通电瞬间，灯泡闪亮一下后，逐渐熄灭，则电源从输入至整流滤波均正常，故障应在后面电路。否则电源保险或输入滤波电感开路。

（2）若整流滤波电路正常，则检测开关管两端是否有310V电压，若无，则取样电阻R0或变压器初级开路。

（3）若开关管电压正常，则检测开关管驱动电路是否有几伏至十几伏电压，若无则检测启动电阻和驱动电路。

（4）若驱动有电压，开关管正常，则自激绕组有故障或反馈电路有故障。

（5）若灯泡常亮，则开关管击穿（短路）或整流桥击穿（短路）。

（6）若灯泡周期性亮灭，则负载有短路故障，可着重检测负载。

（7）若更换开关管多次击穿，则检测峰值电压消除电路及负载是否有开路故障。

（8）经过上述维修步骤并检测负载电压基本正常后，即可闭合开关K，再次检测时若输出正常，则说明开关电源已修复。

注意：开关电源负反馈电路及变压器次级绝不能开路，否则会损坏电路其他部分。

5.开关电源的布局

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。

当设计高频开关电源时，布局非常重要。良好的布局可以解决这类电源的许多问题。因布局而出现的问题，通常在大电流时显现出来，并且在输入和输出电压之间的压差较大时更加明显。一些主要的问题是在大的输出电流和/或大的输入/输出电压差时调节能力的下降，在输出和开头波形上的额外噪声，以及不稳定性。应用下面的几个简单原则就可以把这类问题最小化。

（1）电感器

开关电源尽量使用低EMI（Electro Magnetic Interference）的带铁氧体闭合磁芯的电感器。比如圆形的或封闭的E型磁芯。如果开口磁芯（open cores）具有较低的EMI特性，并且离低功率导线和元件较远，也可以使用。如果使用开口磁芯，使磁芯的两极与PCB板垂直也是一个好主意。棒状磁芯（stick cores）通常用来消除大部分不需要的噪声。

（2）反馈

尽量使反馈回路远离电感器和噪声源。还要尽可能使反馈线为直线，并且要粗一点。有时需要在这两种方案之间折衷一下，但使反馈线远离电感器的EMI和其它噪声源是两者当中更关键的一条。在PCB上使反馈线位于与电感器相对的一侧，并且中间用接地层分开。

（3）滤波电容器

当使用小容量瓷质输入滤波电容器时，它应该尽可能靠近IC的VIN引脚。这将消除尽可能多的线路电感影响，给内部IC线路一个更干净的电压源。开关电源一些设计需要使用前馈电容器从输出端连接到反馈引脚，通常是为了稳定性的原因。在这种情况下，它的位置也应该尽量靠近IC。使用表贴电容还会减少引线长度，从而减少噪声耦合进因通孔元件而造成的有效天线（effective antenna）。

（4）补偿

如果为了稳定性，需要加入外部补偿元件，它们也应该尽量靠近IC。这里也建议使用表贴元件，原因同对滤波电容的讨论。这些元件也不应该离电感器太近。

（5）走线和接地层

使所有的电源（大电流）走线尽可能短、直、粗。在一块标准PCB板上，最好使走线的每安绝对最小宽度为15mil（0.381mm）。电感器、输出电容器和输出二极管应该尽可能靠在一起。这样可以帮助减少在大开关电流流过它们时，由开关电源走线引起的EMI。这也会减少引线电感和电阻，从而减少噪声尖峰、鸣震（ringing）和阻性损耗，这些都会产生电压误差。IC的接地、输入电容器、输出电容器和输出二极管（如果有的话）应该一起直接连接到一个接地面。最好在PCB的两面都设置接地面。这样会减少接地环路误差和吸收更多的由电感器产生的EMI，从而减少了噪声。对于多于两层的多层板，可以用接地面分开电源面（电源走线和元件所在的区域）和信号面（反馈和补偿元件所在的区域）以提高性能。在多层板上，需要使用通孔把走线和不同的面连接起来。如果走线需要从一个面传输一个较大的电流到另一个面，每200mA电流使用一个标准通孔，是一个良好的习惯。

排列元件，使得开头电流环同方向旋转。根据开头调节器的运行方式，有两种功率状态。一个状态是当开头闭合时，另一个状态是当开头断开时。在每种状态期间，将由当前导通的功率器件产生一个电流环。排列功率器件，以使每种状态期间电流环的导通方向相同。这会防止两个半环之间的走线产生磁场反转，并可减少EMI的放射。

（6）散热

当使用表贴功率IC或外部功率开关时，PCB通常可以用作散热器。这就是用PCB上的敷铜面来帮助器件散热。参照特定器件手册中有关使用PCB散热的信息。这通常可以省去开关电源外加的散热装置。

6.开关电源常见故障及检修技巧

6.1 开关电源常见故障

（1）保险烧或炸;（2）无输出，保险管正常;（3）有输出电压，但输出电压过高;（4）开关电源负载有短路故障;（5）输出电压端整流二极管、滤波电容失效。

6.2 开关电源检修技巧

（1）针对保险烧或炸的故障主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位，抗干扰电路出问题也会导致保险烧、发黑。需要注意的是：因开关管击穿导致保险烧一般会把电流检测电阻和电源控制芯片烧坏。负温度系数热敏电阻也很容易和保险一起被烧坏。

（2）针对无输出，保险管正常的这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态。首先要测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压，若无启动电压或者启动电压太低，则要检查启动电阻和启动脚外接的元件是否漏电，此时如电源控制芯片正常，则经上述检查可以迅速查到故障。若有启动电压，则测量控制芯片的输出端在开机瞬间是否有高、低电平的跳变，若无跳变，说明控制芯片坏、振荡电路元件或保护电路有问题，可先代换控制芯片，再检查元件;若有跳变，一般为开关管不良或损坏。

（3）对于有输出电压，但输出电压过高的这种故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器如TL431、光耦、电源控制芯片等电路共同构成一个闭合的控制环路，任何一处出问题就会导致输出电压升高。

（4）开关电源负载有短路故障（特别是DC/DC变换器短路或性能不良等），此时，应该断开开关电源电路的所有负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。若断开负载电路电压输出正常，说明是负载过重;或仍不正常说明开关电源电路有故障。

开关电源原理篇5

工作原理

高斯贝尔GSR-VD33数字卫星接收机电源为典型的自激式开关电源，220V交流市电经保险管和由L1、C1组成的抗干扰抑制电路，滤除电网中干扰信号后通过VD1-VD4整流、E1滤波得到约300V直流电压。300V直流电压一路经开关变压器B1初级绕组①-②加至开关管VQ5（BUT11A）的集电极，另一路通过启动电阻R1加到VQ5基极，使VQ5导通。VQ5导通后，VQ5集电极电流在B1初级绕组①-②上产生感应电压，由于绕组间的电磁耦合，B1反馈绕组③-④产生感应电压，感应电压经VD6、R5加到VQ5基极，使VQ5迅速进入饱和导通状态，在此期间，C4被充电，随着C4两端充电电压的不断升高，反馈电流逐渐减小，直至VQ5基极电位降至关断值，使VQ5关断截止。在VQ5截止期间，C4经R5放电，当C4放电达一定程度，C4两端电压不足以使VQ5保持截止状态，启动电压经R1加至VQ5基极，VQ5又进入导通状态，如此循环，形成开关电源的振荡过程。在开关电源循环振荡过程中，开关变压器次级各绕组输出交流电压，分别经整流、滤波、稳压等电路处理后，得到不同的稳定电压为主板各功能电路提供电源。

该开关电源稳压调节电路主要由IC1（4N35）、IC2（TL431）和VQ3（9013）等组成，当由于某种原因引起输出电压升高时，3.3V输出电压随之升高，取样电路将这一升高的变化量送到电流比较放大器IC2的控制端R，经内部电路比较放大，输出端K电压下降，IC1内部发光二极管电流增大，发光管亮度增强，使VQ3导通程度加深，加快C4充放电速度，缩短VQ5导通时间，使开关电源输出电压下降。当某种原因引起输出电压下降时，稳压过程和上述相反。

C9、R2、VD5组成尖峰吸收电路，用于限制高频变压器漏感产生的尖峰电压，保护开关管。VQ2、R3组成过流保护电路，当VQ5电流增大时，R3两端压降也增大，最终使VQ2导通，分流VQ5基极正反馈电流，使VQ5集电极电流减小，对VQ5起到过流保护作用。

常见故障分析

1、通电后，立即烧保险。

此类故障应从市电输入端检查入手，用测电阻的方法很容易发现故障点。重点检查抗干扰电路中C1、滤波电路中的E1有无漏电，桥式整流电路中整流二极管VD1-VD4有无短路，VQ3、VQ5是否已击穿。

2、通电后，不烧保险，但无任何显示。

此故障一是由于300V电压未加入主变换电路，另一原因是主变换电路未工作。检修时先测量E1两端有无300V直流电压，若E1两端无300V电压，应检查L1、NTC是否断路。若E1两端有300V电压，而VQ5集电极无电压，则是开关变压器初级绕组①-②断路；若主变换电路未工作，则应检查相关振荡电路元件，重点检查启动电阻R1和C4是否已损坏等。

开关电源原理篇6

论文关键词：提高，电子，操作，技能

学习电子专业，主要的目的就是培养电子专业的操作技能，也就是对各种电子设备进行维护、检修，使其正常工作。现在以电视机的检修为例子，谈谈自己对提高电子专业操作技能的一些看法。

电视机是一种比较复杂的家用电子产品，对电视机的检修不仅需要理解系统的专业基础知识，以及对这些专业知识的灵活运用，还要有熟练的操作技能。可以说，电视机的维修过程是动脑与动手的密切配合，是理论与实践的高度统一。提高电视机检修技能，可以从下面几个方面着手。

一、要具备比较扎实的理论基础

掌握电视机的电路理论知识非常重要，这是进行电路故障分析的基础，没有这个基础，所有的分析、推断都不可能真正开展，而只是胡乱的猜测。对于掌握电视机的理论，首先是掌握电路的原理框图，其次是熟记电路原理图，理解其工作原理，工作过程。掌握电视机原理框图，就是熟记电视机由电源、高频头电路、小信号处理电路、音频处理电路、行场扫描电路、CPU控制电路等组成，理解各部分之间的工作关系。熟记电路原理框图，可以帮助我们从整体上把握电路的工作原理，帮助我们看懂具体的电路原理图，即使是一些比较陌生的、不好理解的局部电路，如果我们从电路原理框图的角度，了解到此电路应该属于哪一部分，那么我们在分析此电路时，就会在一个范围内进行假设、分析、推断，这就不容易出现偏差。

其次，要熟记电路原理图，这个熟记，要在理解电路工作原理、工作过程的基础上进行熟记。看电路原理图，首先要整体地看，粗略地看，结合电路原理框图来看。（一）、将原理框图中的每个框图与电路原理图中对应的电路找出来，再把每部分电路的核心元件找出来。（二）、将各部分电路由开关电源、二次电源得到的直流供电线路在电路原理图上标出来，因为所有的电子电路都离不开直流电源的供电。（三）、将信号的变化流程在电路原理图上标出来。如电视信号从天线输入到高频头，混频后变成固定中频信号输出，再送到小信号处理电路，变成R、G、B三基色信号，送到示放管放大显示图像；另外，再将声音信号送到音频功放电路等。又如，从碟机送入来的视频、音频信号，又怎样经过转换开关之后再显示图像和声音。（四）、将各种失电压、电压过高或电流过大所引起的保护的过程标出来。如行管击穿导致的短路，束电流过大，以及＋B电压升高，集成块损坏所引起的保护。（五）、将CPU接收面板按键信号或遥控信号所引起的反应流程标出来。如选台，关机，调节音量，调节亮度、色彩，静音，以及无信号则自动关机等等。看懂了上面这些内容，那么我们对电视机的工作过程已经是心中有数了。再看细的方面，比如电视机中的集成块的每个管脚的功能，工作时电压的大小，其外接电路的作用等；每部分分立元件电路原理图中各个元件的参数，作用；如电视机中的行激励、行输出电路中每个元件的作用等。这些都需要多查资料，多看书才能够掌握。但识读电路不是一个一步到位的事情，而是要不断读，反复读，这是一个认识不断深化的过程。

二、看懂电路板

看懂电路板也是进行电路检修的基础功夫，具体的电路板要比电路原理图要复杂很多，主要是元器件的摆放没有什么规律，那些铜箔线弯弯曲曲等等，但又必须要看懂电路板，否则在具体操作时就不知从何处下手。要看懂电路板，实质就是将电路原理图中的每一个元器件在电路板中对应的位置找出来。怎样识读电路板呢？首先，对电视机电路板的整体布局要了解。比如说，电源部分安排在电路板的左上角，行扫描部分安排在左下角，即大电流大电压部分的电路就靠得比较近。高频头部分电路安排在右下角，这样一方面方便外部天线的接入，另一方面也远离了大电流的电源电路和行电路，以避免比较弱的电视信号受到干扰。又如遥控器接收头安排在面板附近，这也使得处理遥控信号、面板信号的CPU安排在电路板上面且适度靠右面。小信号处理集成电路也安排在高频头附近等等。了解这些规律，有助于我们识读电路板。其次，识读电路板也要由粗到细，又整体到局部。先将每部分电路中的关键器件，容易辨认的器件找出来，以确定此部分电路的大概位置。比如开关电源部分的开关管、滤波电容、开关变压器、变压器次级整流二极管等；行扫描电路的行管、逆程电容、高压包、行激励三极管、行激励变压器；高频头、小信号处理集成块、CPU集成块等等。这些器件都很容易找出来，找出来后对应电路的位置也就大至确定了；再将每部分电路中的那些辅助元器件找出来，这不是很困难的事情，因为每部分电路的元器件还是比较集中在一起的，它们就在那些关键元器件附近。另外，它们还是有标号的，如电源部分的电阻，用R511、R512、R513表示等等。最后，将那些直流电源的供电、信号流程变化所涉及经过的关键点，元器件的管脚在电路板上找出来。查找电路板的关键，还是熟记电路原理图。

三、进行电路的实验

这一步工作，实质是验证对电路的理论分析。毕竟

实践是检验真理的唯一标准，而对电路的分析，各种的讨论或论证，在未有经过实验证明之前，我们还应该对这个判断存疑，还不能把它作为事实的真理，这才是一个严谨的科学态度。比如，为了加深对电源部分的理解，可将行支路断开，接上假负载，开机，然后测各点的电压、波形等。又如，通过断开启动电阻，反馈网络，再开机，验证开关电源是否确实无法起振等。又如用遥控器开关机的实验，以三洋机芯为例，通过分析电路原理图可以发现，遥控开机的过程是这样的：接收头接到遥控器发射的信号，CPU处理之后，从控制脚送出一个低电平，到三极管V1的b极，使此三极管截止，那么它c极上的电压保持为5V，且加到三极管V2的b极，使两个电源稳压部分的三极管导通，从而给小信号集成电路、场集成电路供电，使行场扫描电路正常工作，关机过程则恰恰相反。根据电路原理分析，如果V1的c、e极击穿损坏，则电视机无法开机，如果V2的c、e极击穿损坏，则无法关机。根据这些理论分析，就可以制造出这些故障去验证，如用导线将V1的c、e极短路，再接通电源，验证是否确实无法遥控开机。再有，从电路上进行分析，还有哪些地方出现问题，也会导致出现无法开机的现象。如遥控器、接收头、接收头与CPU之间的线路、CPU集成块等出现了问题，CPU集成块的供电、复位、晶振等出现了问题，都可能导致不能正常开关机。针对这些分析再一一做实验，并将实验结果与理论分析相对比。通过这些实验，我们就会对这部分电路有了一个直观而又深刻的认识。如果对电视机中的每部分电路都通过实验加以验证，那么我们对电视机电路就有一个完整而又深刻的认识，对理论的理解上升了一个层次。但在做电路实验时，必须严格注意电路的安全及人身的安全，因为这些电路实验涉及到断开某些元器件，或断开某部分电路，这些操作，事先要经过分析、论证是否可行，尤其是在开关电源和行扫描部分的大电压大电流的电路。如开关电源的与开关线圈并联的峰值吸收电容是不能断开的；行扫描电路中的逆重程电容也是不能断开的；行支路断开要接回假负载等等。

四、维修实践

经过前面各个环节的训练，我们已经对电视机有了

比较深刻的认识，已经给维修实践打下了扎实的基础，但必须经过维修实践这一环，才会真正理解电路理论知识，学会运用理论知识分析实际问题，解决实际问题。

在电视机的检修中，针对某一种故障现象，应该首先运用电视机的电路原理框图进行分析，以确定哪一部分电路出现了问题；再根据电路原理图进行分析，逐步缩小故障范围，直至找到故障元件。在分析故障现象时，这种由整体到局部的思路必须严格遵守。比如，有光栅、无图像、无伴音的故障；根据电路原理框图分析，有光栅，则说明电源电路、行场扫描电路肯定正常工作；而无图像，则说明高频头、中放电路、小信号处理电路、视放电路都可能不正常；而无伴音，则说明高频头、中放电路、小信号处理电路、音频功放电路都可能不正常。因为无图像、无伴音同时出现，则说明应该是高频头、中放电路、小信号处理电路等公共通道出现故障的机率较大。又如，有伴音，屏幕上只出现一条水平亮线的故障；有伴音，则说明高频头、中放电路、小信号处理电路、音频功放电路都正常；屏幕上出现一条水平亮线，则说明电源电路、行扫描电路肯定正常工作，而问题应该在场扫描电路。但现在随着总线技术的发展，开关电源保护电路的发展，这个故障部位的判断的难度加大了。比如，以前的电视机的场集成工作不正常，表现出来的故障现象是一条水平亮线，但采用总线保护技术之后，表现的故障现象则是“三无”，保护关机。凡是与CPU有数据联系的集成块出现了问题，CPU检测到其无法正常工作时，都会发出信号使开关电源保护关机，这就会真实的故障现象掩盖了起来，增加了判断的难度。这就要仔细分析，解除保护，显示出真实的故障现象，再加以判断。这必须要对整机电路的保护过程有深刻的了解。

确定故障在哪部分电路之后，再判断问题出在这部分电路的哪一级。比如，开关电源+B电压为0V，开关电源又可分为小的部分，如整流滤波电路，放大电路，正反馈电路，其他的过流过压保护电路，稳压电路；哪一部分出现了问题，都可能导致开关电源不能正常工作。这就要根据电视机中的开关电源部分的电路原理图作详细的分析，推断各种可能的故障原因，并制定相对应的简便可行的验证方案，逐一验证，直至找到故障的元件为止。总之，在寻找故障方框和故障所在的哪一部分等较大的方面时，要头脑冷静，充分发挥所学的理论知识，认真分析推敲，并通过简单的测量电压、波形等来判断；而在寻找故障元件的时候，除了头脑冷静，还要强调工作细心，动作熟练，因为这个过程可能要拆卸元件，开关机测量等，稍有疏忽，就很容易出事故。

在每次维修实践之后，还要注意写维修记录，写维修总结，要将故障现象，自已的分析判断，检修的方案，执行检修方案的结果，以及各种测量的数据，一些意外的情况都写出来。从实践中总结出一些规律性的东西，将实践与理论贯通。

五、多看电子杂志，吸收别人的维修经验

除了自已的维修实践、思考之外，在平时也要多看《电子报》、《家电维修》、《电子世界》等杂志，注意了解其他检修人员所遇到的检修案例，从中开阔眼界，扩展检修思路。这也是很重要的一个方面。因为自己个人的实践毕竟是有限的，经验也是有限的，必须要吸收别人的经验，站到别人的肩膀上。但如果没有自己的亲身实践，自已的实际经验，别人的经验也是吸收不了的，这点务必注意。

如果我们从上述的五个方面不断努力，那么就可以逐步提高我们检修电路的能力。

开关电源原理篇7

摘 要：在用电子技术专业课程体系中，它是一门“行业概貌”类型的课程，开关电源应用相当广泛与普遍，学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解，更会对自己未来的行业有生动细致的体验。该文针对《开关电源的应用与维护》这门课整体教学设计进行探讨，突出体现了现在职业教育中以学生为主体的教学理念，通过设计不同的教学项目，来培养学生的动手能力，以适应社会的需求。

关键词：开关电源的应用与维护 整体设计 教学项目考核

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0068-02

1 课程基本信息

《开关电源的应用与维护》是一门应用电子技术专业学生的职业能力必修课，它是学生入学第四学期开设的课程。它的先修课程是《电路基础》《模拟电路的分析与应用》《数字电路的分析与应用》。后续课程有《电子整机电路检修与调试》《供、配电系统的运行与检测》。在应用电子技术专业课程体系中，它是一门“行业概貌”类型的课程，开关电源应用相当广泛与普遍，学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解，更会对自己未来的行业有生动细致的体验。

2 课程定位

2.1 岗位分析

应用电子技术专业的学生初次就业可从事：开关电源维修工、流水线装配工、电源设备维护员等。

晋升的岗位有：开关电源产品技术员、设计员、设备主管、生产主管等。

未来的发展岗位有：系统工程师、研发工程师、新型项目研发负责人等。

2.2 课程分析

具体情况见表1。

3 课程目标设计

3.1 总体目标

通过此门课程的学习，使学生了解电子元器件在高频工作状态下的特性，能够对各种不同种类开关电源的结构和工作过程进行分析和调试，能够根据电路图判断开关电源的拓扑结构以及调制方式；使学生能够通过常用工具、仪表进行开关电源的安装、调试、检修；使学生能够胜任各种开关电源电路系统的维护、分析、设计等工作岗位；为学生进一步学习专业知识和职业技能打下良好基础；培养学生的团队意识、创新能力。

3.2 能力目标

（1）学会使用仪表进行开关元器件的识别与检测的方式方法。

（2）能够具备根据电路图进行开关电源的结构种类的判断，分析调制方式的能力。

（3）能够具备使用仪器仪表和工具进行开关电源的日常维护与故障分析处理的能力。

（4）能够按照行业标准和工厂实践要求进行开关电源的安装、调试、检测。

（5）掌握开关电源的设计方法，了解开关电源的新技术。

3.3 知识目标

（1）掌握开关电源的基础知识，知道开关电源的种类。

（2）理解开关电源的基本原理，掌握开关电源的工作方式。

（3）了解掌握开关电源中常用的电子器件及其驱动方式。

（4）理解掌握各种非隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式及工作原理。

（5）理解掌握各种隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式以及工作原理。

（6）掌握软开关与整流技术。

（7）理解掌握开关电源的控制方式以及多种调制芯片的工作原理。

（8）了解整流器和保护电路的工作原理。

（9）掌握开关电源的电路分析方法。

3.4 素质目标

（1）注意日常操作的职业素养，养成正确配戴劳动保护用品的良好习惯，具有自我防护意识。

（2）培养学生勇于探索的科学态度，勇于实践创新的精神。

（3）培养学生养成遵守工作规范、工艺规定及安全操作规程的意识。

（4）培养严肃认真、科学严谨的精神；培养学生的协调能力。

（5）培养学生与客户及应用方的沟通能力。

（6）培养学生将理论应用于实践，彼此互相结合的精神。

4 课程内容设计

《开关电源的应用与维护》这门课程的整体设计由4个项目组成，个别项目包含子项目。教师通过带领学生完成这些项目，使学生能了解开关电源的现状和发展趋势，能熟练使用常用仪器设备和工具进行电脑、充电器和普通用电设备开关电源的维护和一般故障排除。初步使用专业软件和专业外语；学生能够按照行业标准和要求完成相关工作任务；学生能够根据具体用电器的要求进行图纸绘制、进行简单计算、并进行初步分析和设计。具体设计内容见表2。

5 考核方案

此课程改变以往用试卷方式为终结性考核的形式，采用项目过程考核，并将每个项目赋予了不同权重，根据学生对项目的实际操作完成情况，平时课上就给出了实践操作成绩。同时，结合同学的课堂表现、出勤及作业完成情况，最终确定其这门课的成绩。教学项目考核成绩表见表3。

参考文献

开关电源原理篇8

关键词：直升机模拟器 电子电器 维修维护

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-01

某型直升机模拟器在其使用维护过程中常见的故障表现为电子电器部分，电子电器部分也是该模拟器维护的重点，它主要由整机供电系统、操纵系统、驾驶舱系统的电子电器部分和警告系统等组成。该部分接插件多，连线复杂，故障因素也较多，因此，维护应经常、细致，以确保模拟器的正常工作。

1 对整机电源系统电子电器部分的维护

1.1 组成

整机电源系统电子电器部分由交流净化稳压电源、直流稳压电源、控制开关、电子显示仪表等组成，为整机提供所需电源。

1.2 故障现象及维护

（1）打开“总电源”开关，总电源电压应指示220 V±5%。若有偏差，则调整交流稳压电源面板上的“调整电位计”，确保输出电压指示在上述范围内。如果输出电压不在上述范围内又不可调，应立即关掉“总电源”开关，对交流净化稳压电源进行校验和修理，排除故障后方可再次开机。（2）打开“直流稳压电源”开关，测量直流电压，应分别为+5 V±5%、+10 V±5%、+15 V±5%，否则应分别调整直流稳压电源面板上的相应电位计，使各电压值在要求的范围内。如果电压偏差过大又不可调或一直处于保护状态，应立即关掉电源，对直流稳压电源进行校验和修理，故障排除后方可开机。

2 对操纵系统电子电器的维护

2.1 组成

操纵系统电子电器由安装在驾驶杆、总距杆、脚蹬、油门和脚刹车上的信号装置及电位计、极限灯等组成。它们分别安装在飞机的座舱内和座舱地板下。

2.2 工作原理

该系统模拟的原理是飞行员通过驾驶杆、总距杆、脚蹬操纵信号源，完成电讯号的取样。取样信号经A/D接口送至计算机，计算机按照特定的数学模型进行解算，从而完成对直升机姿态、位置变化的控制。原理框图如图1所示。

2.3 故障现象及维护

将总距杆、油门、脚刹车置于初始位置，左脚蹬蹬到底，测相应电位计输出电压值应为“零”伏。若有偏差，松开相应电位计的紧固螺钉，调整电位计使电压为“零”伏，锁紧螺钉；将总距杆、油门、脚刹车置于最大位置、右脚蹬蹬到底，测相应电位计电刷上的电压值应为+9.8 V±0.2 V，若有偏差，调整对应的电位计，使各电位计的电压值符合要求。若电压不在上述范围内又不可调，则检测+15 V输入电压是否正常，相应电位计是否故障，开关是否接触良好，线路是否接触不良、开焊或者断线等。对A/D接口、控制计算机、D/A接口和D/D接口的维护，与普通的计算机的维护相同，这里不再赘述。

3 对驾驶舱系统电子电器的维护

3.1 组成

驾驶舱系统电子电器主要由中央操纵台、上操纵台伤的开关、按钮、操纵手柄、旋钮、指示灯等组成，并且与直升机真实座舱的开关、按钮、操纵手柄、旋钮、指示灯等相仿。

3.2 工作原理

原理框图如图2所示。

3.3 故障现象及维护

将开关置于“断开”位置，按线路图测量相应开关的输出电压应为“零”伏，否则查线路板上的相应接地电阻是否开路；然后将开关置于“接通”位置，测其输出电压应为+5V，否则检查+5V电源是否故障，开关是否接触良好，相应线路是否接触不良、开焊、断线等。

4 对警告系统的维护

4.1 组成

警告系统主要由各警告指示灯、电子驱动箱、接线板等组成。

4.2 工作原理

主控计算机输出的各I/O信号通过电子驱动箱的驱动，使相应的各LED管发光。驱动箱内有驱动板，板上装有电子驱动器件。驱动器原理框图如图3所示，I/O量原理图如图4所示。

4.3 系统的维修维护

当计算机送“+5 V”时，相应指示灯应燃亮，若不亮，应检查“+5 V”电源是否加上，电子驱动箱内的相关集成块插脚是否接触不良，集成块是否损坏，发光二极管是否烧坏，相应线路是否有松动、开焊、断线等。

5 注意事项

在日常维护中，还要注意以下几个方面：（1）直升机模拟器环境温度应保持在0～25，相对湿度应保持在80%以下；（2）应经常检查地线是否接地良好；（3）当模拟机发出异响、异味、打火、冒烟时，应立刻断开“总电源”开关，查清原因后方可开机使用；（4）保险丝烧毁时，应先排除故障，再更换相同规格的保险丝；（5）应经常检查散热风机动转是否正常，如不正常应及时排除，以免烧毁设备；（6）开机前应将各开关、旋钮置于初始位置；（7）经常检查插头是否插好锁紧，并保证接触良好；（8）经常检查各操纵、运动机构有否松动、错位，并定期上油。

开关电源原理篇9

关键词：开关电源；高频变压器；电容效应

一、开关电源及其中的高频变压器

所谓开关电源是利用现代电力电子技术，控制快关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。通常开关电源是由脉冲宽度调制控制IC和MOSFET构成的。它具有造型小、应用方便、重量轻、效率高、危险性低等特点，促使其已经广泛的应用于各种电子设备中，成为当下这个雄心时代中电子领域不可或缺的一种电源方式。目前开关电源主要分为两大类，即微型低功率开关电源和反转式串联开关电源。

（1）微型低功率开关电源。它的出现正好满足人们对开关电源微型化、高效化、方便等方面的需求，这是得微型低功率开关电源快速的代替变压器而广泛的应用于各种电子设备中。

（2）反转式串联开关电源。它所输出的电压是负电压，并且能够像负载输出电流，这是一般串联式开关所无法企及的。另外，相对于一般串联式开关电源来说，他所输出的电流小于一般串联式开关电源的一倍，能够有效的节约电量的使用，实现长时间供电。

高频变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器。它是开关电源最主要的组成部分，直接决定快关电源的应用效果。在开关电源中高频变压器主要的工作原理是当初级线圈游交流电流通过时磁芯产生交流磁通，促使次级线圈中感应出电压，再向外传输。

二、开关电源高频变压器电容效应建模与分析

高频变压器作为开关电源的重要组成部分，其能够促使开关电源具有良好应用性的同时也会给开关电源带来一定的影响，阻碍开关电源进一步高频化和高密度化。针对此种情况，需要从磁性元件着手，合理而有效的设计及磁性元件，降低其磁性干扰程度。高频变压器中分布的电容对开关电源的磁性干扰程度较大，却没有得到很好的处理，依旧应用传统的模型。以下笔者就开关电源高频变压器电容效应建模与分析进行探讨。

1.现有变压器模型分析

在当下，广泛应用于开关电源中的变压器模型主要是含有3个集总电容，也就是原边绕组电容、副边绕组杂散电容以及原边和副边绕组间的杂散电容所构成的模型（如图一所示）。此变压器模型中的原边和副边所具有的电场耦合能力是干扰开关电源的关键。就开关电源的电磁干扰分析结果来看，变频器原边和副边电容能够形成共模干扰噪音，作用于变频器运用过程中，进而影响开关电源。

2.共模端口有效电容

在进行开关电源高频变压器电容效应建模前，明确共模端口有效这一问题，对于合理的。有效的构建电容效应模型是非常必要的。由于变压器中所分布的电容是共模电流传输主要参数，要想准确的掌握共模端口有效电容，就以此为突破口展开详细的分析。就现有变压器模型来看，变压器共模端口有效电容是有变压器两个端口网路参数构成的，也就是噪音源施加在变压器一端，共模噪音电流会经过线圈作用到另一端的电源上。共模噪音源在传输噪音电流的过程中在经过线圈时会作用到变压器的副边绕组杂散电容上，进而使噪音电流通过杂散电容，在变压器中传输。这也就意味着变压器会产生噪音电压，而高频变压器属于开关电源的一部分，开关电源在噪音电压的影响下受到严重的干扰。

3.开关电源高频变压器电容效应建模

以上对于现下所应用的变压器模型及其共模端口有效电容了解后，可以将其作为构建新电容效应模型的依据。要想构建有效的高频变压电容效应模型主要的问题是如何抑制共模噪音，针对此问题最佳的解决办法是有效的将能量端口有效电容与共模有效电容都转化为原边电压的有效电容，充分的运用原边绕组电容进行电流的传输，避免噪音电流通副边绕组杂散电容，而最终干扰开关电源。通过此种方式构建的变压器电容模型（如图二所示）需要进行共模噪音测试，确定共模噪音不会干扰到开关电源才能够正式的将变压器电容效应模型应用到开关电源中。结束语：

在当下这个信息时代中，电子领域已经越来越重要，各种电子设备广泛的应用为提高我国的经济水平做出巨大贡献。开关电源是各种电子设备不可或缺的一部分，其具有型小、高效率等特点，应用在各种电子设备中占用的空间小，但作用大，能够有效的应用于设备中。但是，目前开关电源效率进一步提升受阻，主要是开关电源中高频变压器能够进行磁性干扰，抑制开关电源的高频化。本文就高频变压器中分布电容影响开关电源高频化这一因素进行分析，确定高频变压器中电容效应模型不佳是产生磁性干扰的原因，进而详细的探究高频变压器电容效应建模，希望能够对于提高开关电容的应用性有所帮助。

参考文献：

[1]陈崇森，皮佑国.一种交流伺服系统的多输出辅助开关电源设计[J].电源技术应用，2007（11）.

[2]张伟.大型变压器绕组漏磁场与短路特性的研究[D].华北电力大学，2011.

[3]司怀吉，崔占忠，张彦梅.电磁感应引信探测原理研究[J].北京理工大学学报，2005（01）.

开关电源原理篇10

关键词：应急照明、接线方式、施工方法

中图分类号：TU997文献标识码： A

一、三种常用的应急照明灯具

1.1疏散指示灯

交流电源正常工作时，对蓄电池充电，当交流电源因故障而不能正常供电时，转换成备用电源工作的应急状态，始终使标志清楚明确，有效地引导人员安全疏散。

1.2双头应急灯

正常状态下灯具关闭，电池充电，火灾发生时，灯具点亮通过电池供电，能有效照明和显示疏散通道的灯具。由光源、灯体等部件组成。双头应急灯实际上是停电应急灯，并不适合于强制点亮。

1.3普通灯具加备用电池的应急灯具

普通灯具加应急电池及应急启动装置组成的应急灯，多用于车间备用照明。当电源断开时，通过启动装置，经电池供电点亮灯具，实际上是停电应急灯。当电源持续供电时，通过消防控制模块+接触器+强制点亮线+双控开关+应急灯具，实现强制点亮功能。

二、用电负荷及应急照明方式的选择

在我国用电负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治及经济上所造成的损失或影响程度分为一级、二级、和三级；其中一级为重要负荷，不能停电，通常是两路独立电源供电及备用发电机组（或EPS）；二级为保证负荷，优先供电，少停电，少有双电源供电，一般自备发电机组；三级为一般负荷，断电后影响较小，一般是单电源供电，不需要备用电源。

当应急照明为三级负荷时，应急照明灯具与普通照明同在一个回路，火灾发生时，切断市电，充电检测线失电，采用应急电池供电照明。例如：我公司承建的南京长澳冻干粉针车间应急照明设计为三级负荷即采用这种方式。当应急照明为二级负荷时，应急照明与普通照明为分开的单独回路，火灾发生时首先切断市电、消防电源继续供电，火灾信号发出后，通过消防强启，强制点亮应急照明。例如：我公司承建的南京圣和冻干车间、固体车间应急照明为二级负荷，即采用这种方式。

强启是指在应急状态下将灯具点亮。应急灯具的强启分为两种一、充电检测线失电，自带电池供电给应急照明灯具。二、充电检测线带电应急照明强启线供电给应急灯具。

三、应急灯具工作的原理及接线方式

3.1、疏散指示灯、安全出口灯的原理及接线方式

疏散指示灯、安全出口灯常亮，灯具内部有电压自动转换电路，市电电压如下降到187V-132V之间某电压值时，灯具会由主电状态转入应急状态由电池供电，当市电电压上升到132V-187V之间某一电压值时，灯具会由应急状态恢复主电状态。接线方式如图一所示：

图一：疏散指示灯安全出口灯的接线方式

3.2、双头应急灯停电启动原理及接线方式

应急灯停电启动的原理图如图二所示：

图二：停电启动的原理

当火灾时充电检测线失电，继电器线圈失电，常闭触电闭合，接通灯具，灯具点亮。双头应急灯以及加电池的应急灯具都是采用上述方式启动。双头应急灯，采用三线制，接线方式如图三所示：

图三：双头应急灯的接线方式

3.3应急照明做备用照明的原理及接线方式

应急照明正常情况下作为普通灯具使用，当火灾或者停电时市电断开，充电检测线失电，继电器器线圈失电，常闭触电闭合，接通灯具，灯具点亮。一般采用四线制，接线方式采用如图四所示：

图四：应急照明灯的接线方式及原理

3.4采用双控开关强启的原理及接线方式

当电力负荷为二级负荷，消防电源与市电分开，且当火灾发生时消防电源不切除，保证消防水泵、排烟风机、走廊应急照明的供电。当照明电源不断开时采用如下方式强启走廊应急照明灯具，保证人员疏散。

3.4.1在非应急状态下：此灯具作为普通灯具使用，与双控开关静触头1连接的导线处于导通状态，灯具点亮；与双控开关静触头2连接的导线处于断开转态，灯具熄灭。原理如图五所示：

图五：双控开关强启应急灯非应急时原理图

3.4.2在应急状态下：火灾发生时火灾报警启动，应急照明箱内接触器常开触点闭合，消防强启线上电，原来关闭的灯具，强制点亮。此时双控开关，在任意位置都是点亮的，开关失效。保证车间内人员从容撤离。原理如图六所示：

图六：双控开关强启应急灯应急时原理图

3.4.3在消防电源切除的状态下：充电检测线失电采用备用电池供电，原理如图七所示：

图七：消防电源断电时应急灯原理图

四、应急照明施工的方法及要点

4.1电线电缆保护管的选用

《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303―2005，以下简称《验收规范》）要求疏散照明应敷设耐火电线、电缆，电线采用额定电压等于或高于750V的铜芯绝缘电线（20.1.4.8条）。阻燃型及耐火型电线、电缆允许长期工作的最高额定温度一定要符合设计要求，安装前一定按设计要求验收导线。施工过程中要加强监督检查，以免错用普通电线。应急疏散照明线路的保护管在《验收规范》中都要求使用钢导管，而对其他应急照明线路的保护管材质未做强制规定。

4.2应急照明线路的敷设

应急照明线路单独敷设,在每个防火分区有独立的应急照明回路，不能与普通照明线路混用。穿越不同防火分区的线路应有防火隔堵措施。（防火隔堵的具体作法详见标准图集《钢导管配线安装》（03D301―3）第38页）。当火灾应急照明线路的工作电源与备用电源在同一桥架敷设时，中间加隔板。明敷管线时，钢性导管上涂防火涂料保护。线管、线槽的PE保护线连接完成后，经检查确认才能穿线。应急照明线路不能与其他普通照明线路混用。

4.3应急照明配电箱的安装

应急照明配电箱的安装工艺同普通照明配电箱的安装工艺，但应急照明配电箱与其他普通照明配电箱应有明显的区分标志。应急照明配电箱的结构及电气元件宜选用耐火耐热型，当用普通型配电箱时，其安装位置应尽可能避开易受火灾影响的区域。

4.4应急照明灯具的安装

疏散标志灯的箭头指向应与逃生疏散方向一致，安装部位一般在走道及楼梯转角处。疏散标志的箭头应指向通往出口的方向。灯具安装高度由设计决定。标志的间距不应大于20m，袋形走道的尽头离标志的距离应小于或等于10m。封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室也应安装疏散指示标志。

五、小结

现场施工人员应该充分理解应急照明的供电方式及启动原理，对于应急照明的施工要认真思考，在充分理解设计意图及规范的前提下，深化设计并施工。设计和施工中一个小小的疏忽，在火灾时都可能引起严重的后果。一个完善的、质量过硬的火灾照明应急系统，可能为逃生者赢得宝贵的时间。我们应以高度的责任感去面对火灾应急照明的设计及施工，保障客户的生命财产安全。

作者简介：蒋荣（1988年1月）研究生学历 工程硕士学位