开关稳压电源十篇

开关稳压电源篇1

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[2]林涛.数字电子技术[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3]林涛.电子技术及其应用基础[M].北京：电子工业出版社，2005.

[4]林涛.模拟电子技术基础[M].重庆：重庆大学出版社， 2001.

[5]杨欣.电子设计从零开始[M].北京：清华大学出版社， 2005.

[6]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，1999.

基金项目：部级物理学（师范类）特色专业项目（项目编号：TS12467）;云南省基金（项目编号：2009CD097）;楚雄师范学院大学生创新训练项目。

作者简介：

吴兴洲，现就读于楚雄师范学院物理与电子科学院。

开关稳压电源篇2

【关键词】电流型;PWM;控制器;UC3842;电磁兼容性;传导干扰

引言

在设计开关电源时通常以PWM集成电路为核心。近年来，开关电源集成控制器将PWM控制电路、保护电路集成到一块芯片上，电路设计简单方便，可靠性高。常见的PWM控制器从控制类型划分共有两种：分别是电压控制型和电流控制型。电压型PWM控制器调节脉宽是通过反馈电压进行的，电流型PWM控制器是通过调节占空比，使电感峰值电流随误差变化而变化。电流型PWM控制器的电压调整率和负载调整率效果比电压型PWM控制器更为显著。采用电流型PWM控制器后系统的动态特性和稳定性明显改善。电流型PWM控制器内置的限流和并联均流能力使控制电路更加简单且可靠性高。目前，电流型PWM集成控制器已经产品化，在小功率电源方面取代了电压型PWM控制器。

1.UC3842 PWM芯片简介

UC3842采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，共有8个引脚，各脚功能如下：

①脚是误差放大器的输出端，外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;

②脚是反馈电压输入端，此脚电压与误差放大器同相端的2.5V基准电压进行比较，产生误差电压，从而控制脉冲宽度;

③脚为电流检测输入端，当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;

④脚为定时端，内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定，f=1.72/（RT×CT）;

⑤脚为公共地端;

⑥脚为推挽输出端，内部为图腾柱式，上升、下降时间仅为50ns驱动能力为±1A;

⑦脚是直流电源供电端，具有欠、过压锁定功能，芯片功耗为15mW;

⑧脚为5V基准电压输出端，有50mA的负载能力。

2.开关稳压电源的设计与工作原理

2.1 开关稳压电源组成框图

开关稳压电源基本组成原理框图如图1所示。

图1 开关稳压电源基本组成原理框图

2.2 开关稳压电路设计

电源电路主要由整流滤波电路、低通滤波电路、反馈电路、脉宽调制电路、保护电路等几部分组成。图2所示为以UC3842为核心的开关电源电路的原理图。输入为220V交流电，经整流滤波电路后，给变压器输入端一个约300V的直流电压，经UC3842芯片后得到稳定的输出。

2.3 开关稳压电源工作原理

2.3.1 UC3842芯片的启动过程

首先，由电源通过启动电阻R2给电容C1充电，当C1两端电压达16V时，达到了脉宽调制芯片UC3842的启动电压门槛值，此时芯片UC3842开始工作并提供驱动脉冲，芯片6脚输出信号为高低电压脉冲，高电压脉冲时场效应管VT1导通，电流流经变压器原边，把能量储存在变压器中。此时变压器各路副边没有能量输出。当6脚的高电压脉冲结束时，VT1截止。由楞次定律可知，变压器为了使电流不发生变化，产生与原电压相反的感应电势，此时变压器副边各路二极管导通，向外提供能量，同时反馈线圈向UC3842供电。UC3842内部设有欠压锁定电路，其工作的电压范围在10V到16V。UC3842在开启之前消耗的电流在1mA以内。电源电压接通以后，当7脚电压上升到16V时UC3842开始工作，正常工作时消耗电流为15mA。设计时参照UC3842的启动电流这些参数选取R2。一般情况下，随着UC3842的启动结束，R2的作用也基本完成，余下的工作由反馈绕组完成，UC3842的供电来自反馈绕组产生的电压。

图2 新型开关稳压电源设计原理图

2.3.2 开关脉冲生成C5和R8的大小决定振荡频率

R5为电流采样电阻，反映输入电压的变化。由恒频时钟脉冲置位UC3842的锁存器，以驱动VT1导通。当VT1导通时，R5上的电流逐渐增大压降随之增加，通过R9将电压反馈到芯片UC3842的3脚，将该电压与电流比较器的另一端进行比较，当压降值达到一定时，电流取样比较器翻转，锁存器复位，VT1截止。VT1导通时，电流流过变压器原边，把能量存在变压器中。此时，变压器副边没有能量输出;当VT1截止时，副边各级二极管导通，向外提供能量。因此VT1的导通和截止使得变压器副边耦合输出为开/关电压。

2.3.3 占空比调节

变压器输出通过可控精密稳压源TL431和光耦PC817以电压反馈的形式反馈到UC3842的2脚，当变压器副绕组电压增大时，加在可控精密稳压源TL431上的参考电压升高，通过光耦PC817中发光二极管的电流增大，光电三极管上的电流也相应增大，UC3842的反馈端电压随之增大，输出端的脉冲信号占空比降低，VT1通时间变短，输出电压降低。输出绕组电压降低时的情况与上述过程相反。可见，通过输出端的电压反馈和输入端的电流反馈，使输出绕组的电压输出稳定在要求值。

3.结论

在设计中将电流控制型脉宽调制芯片UC3842的控制功能充分的利用到高频单端反激式开关稳压电源中，实现了对输出电压的负反馈调节及各种保护机制。实验结果表明，所设计的电源结构简单、稳压性高、纹波小、电压调整率和负载调整率高。另外，在大功率输出时，需要增加功率因数校正PFC模块。该电源可应用于电动车、视听、应急照明等设备中。

参考文献

[1]刘顺利.现代高频开关电源实用技术[M].北京：电子工业出版社，2001.

开关稳压电源篇3

关键词 LM5117；降压型开关稳压电源；闭环控制

中图分类号：TN492 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）06-0036-03

Abstract This system design chooses LM5117 chip and CSD18532-KCS MOSFET of TI Company as control core voltage stabilizing system， and builds a stable and efficient buck type DC switching power supply. It uses the closed-loop feedback control voltage， im-proving the stability of output voltage. Design reduces the output ripple voltage， selecting the appropriate switching frequency com-pensation and loop network to enhance the stability and load capa-city， make output voltage more stable.

Key words LM5117； Buck DC； feedback control

1 引言

开关电源凭借其相对于线性电源的体积小、效率高、可靠性强的优点，在越来越多的场合得到应用。传统的PWM开关电源电路结构复杂，开关频率低，电源功耗高，纹波系数大。随着对开关电源性能要求的不断提高，传统的PWM开关电源逐渐不能满足性能要求，随着半导体技术的迅猛发展。模块化的开关电源控制芯片的优越性能得到越来越广泛的应用，工作频率高，纹波系数小，带负载能力强，便于调试。TI公司生产的军工级新型同步降压控制器LM5117就是优秀代表。

2 LM5117介绍

LM5117是一款同步降压控制器，适用于高电压或各种输入电源的降压型稳压器应用。其控制方法基于采用仿真电流斜坡的电流模式控制。电流模式控制具有固有的输入电压前馈、逐周期电流限制和简化环路补偿功能。使用仿真控制斜坡可降低脉宽调制电路对噪声的敏感度，有助于实现高输入电压应用所必需的极小占空比的可靠控制。LM5117的工作频率可以在50～750 kHz范围内设定。可利用自适应死区时间控制来驱动外部高边和低边NMOS功率开关管（《LM5117技术手册》）。

3 方案描述

为满足题目要求，本系统能够处理两种输入信号：16 V直流输入电压、外部负载R。通过人工方式在两种输入信号之间进行功能的切换，然后通过LM5117为核心的稳压电路，分别实现16 V输入、5 V恒压输出，负载R可变输入、1～10 V电压输出这两种功能。同时利用采样电阻采集电流信号交给比较器控制，进行过流保护，提高系统可靠性。整体设计框图如图1所示。

4 方案设计

降低纹波 本系统采用加强输入输出的LC滤波网络，输入输出信号在送到对应端口之前均采用多个电容并联，大大降低纹波电压；输出端的LC滤波网络选用较小电感（10 μH），降低电路功耗，有助于提高电源效率；输出端采取C1和R21阻容吸收网络，消除尖峰[1]。

负载R检测 本系统使用LM358构成的恒流源电路[2]，将负载R的阻值转化成电压差分信号送入INA118仪表放大器进行放大，经恒流源转化后差分信号Ud与负载阻值R之间满足题目要求计算公式：Ud=R/1k（V）。

Ud被放大后通过运放，成为VOUT输出。

负载R检测如图2所示。其中，U1A构成恒流源，RL为待测负载R（仿真电路中条件RL=5k），U2的INA118P为仪表放大器[3]，处理恒流源转化的电压差分信号R3/R5和R6/R4分别构成的分压电路和比例电路。

稳压控制 本系统采用以LM5117芯片为核心的稳压电路，内部高增益误差放大器产生一个与FB引脚电压和内部高精度0.8 V基准之差成正比的误差信号。选取合适的RCOMP、CCOMP和CHF构成π型环路补偿元件，连接至COMP引脚的误差放大器。选取合适的反馈调节网络，使输出电压稳定到需求值[4]。

过流保护 LM5117芯片的UVLO端口是欠压锁定编程引脚。当UVLO引脚低于0.4 V时，稳压器处于关断模式，所有功能被禁用。如果UVLO引脚电压高于0.4 V并低于1.25 V，稳压器随VCC稳压器运行而处于待机模式，此时SS引脚接地，且HO和LO输出端不会切换。决定利用这一特性，使工作电流超过额定电流时强制拉低UVLO口的电压至0.4 V～1.25 V之间，将LM5117芯片置于待机状B。

采集输出电流，将取样电压与达到额定电流时的电压进行比较，将比较结果使用CD4013进行锁存，并反接肖特基二极管SS14，使过流时的UVLO端口钳位到0.7 V，达到过流保护的效果[5]。过流保护如图3所示。主电路整体原理图如图4所示。

5 测试方案与测试结果

首先，将本系统与外部直流电源相连接，调节直流电源输出电压，使得系统输入UIN=16 V，保持恒定。调节负载大小，当IO=0.2IOMAX，记录UO，即为轻载输出电压；当IO=IOMAX，记录UO，即为满载输出电压，计算负载调整率SI。

其次，调节直流电源输出电压，当系统输入UIN=13.6 V和UIN=17.6 V时，分别记录UO13.6V、UO17.6V，计算电源电压调整率SV。

再次，调节直流电源输出电压，使得系统输入UIN在13.6～17.6 V范围内变化，在其中选取5组不同输入电压值进行测量。记录不同输入电压UIN分别对应的输入电流IIN、输出电压UO以及输出电流IO，计算转换效率η。

最后，调节直流电源输出电压，使得系统输入UIN=16 V，保持恒定。改变外接待测电阻R大小，测量并记录不同阻值下对应的输入电流IIN、输出电压UO以及输出电流IO，计算转换效率η。

测试结果如表1～表4所示。

经测试，本系统能够完成题目所有的设计性能要求。并且在负载调整率及转换效率方面均优于设计要求。

6 结论

通过一系列功能测试，本系统以LM5117为核心设计稳压电路，实现16～5 V的DC-DC电压变换，同时能够检测外接负载R大小并根据一定的公式调节输出电压。经测试，系统能够实现所有要求，并提高电源效率达到91%以上，负载调整率降至0.4%，同时将纹波电压峰峰值控制在20 mV

以内，是一款性能优良的降压型直流开关稳压电源。

参考文献

[1]童诗白.模拟电子线路[M].北京：清华大学出版社，1996.

[2]姚福安，徐向华.电子技术实验课程设计与仿真[M].北京：清华大学出版社，2015.

[3]陈大钦，罗杰.电子技术基础实验[M].3版.北京：高等教育出版社，2008.

开关稳压电源篇4

关键词：线性稳压器；开关稳压器；电源

中图分类号：TP303+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2656-04

Abstract： Analyzes the basic principles and characteristics of the DC-DC regulator， analyzes and compares the performance and structure of the principle of linear regulator and switching regulator， and provides a variety of important factors in the actual situation of the DC-DC design. Describes to the basic method of power chip selection， and provides a reference for the DC power circuit design.

Key words： linear regulator； switching regulator； power supply

电源的应用无处不在，所有的电子系统都需要恒压电源或者恒流电源的支持。输出直流称为直流电源，由前端直流转后端直流的称为DC-DC变换器，而直流转交流的变换器称为逆变器。所以，DC-DC变换器是用于提供DC电源的电路或模块。

1 DC-DC变换器的主要分类

1.1 线性型（Linear）

线性型变换器：可以从电源向负载连续输送功率的DC-DC变换器。线性型变换器通过在线性区域内运行的晶体管或场效应晶体管（Field Effect Transistor或FET），电路的输入电压中减去超额电压，调节从电源至负载的电流流动，从而产生经过调节的输出电压。

1.2 开关电源型（Switcher）

开关电源型变换器：以脉宽方波的形式从电源向负载输送功率。其特点是开关器件的周期性开通和关断（定频型、变频型、定变混合型）。将原直流电通过脉冲宽度调制PWM（Pulse Width Modulation）或脉冲频率调制PFM（Pulse Frequency Modulation）来控制有效的直流输出。PWM调制稳定电压的方式是，在开关频率不变化的前提下，依靠脉冲宽度的增大或缩小改变占空比例，进而调节电压达到稳定，它核心部件是脉宽调制器。在PFM调制方式运作的时候，脉冲宽度是固定的，开关频率的增加或减少控制了占空比，使得电压保持稳定，脉频调制器是它的核心部件[1]。

2 线性稳压器（Linear Regulator）

线性稳压器如78XX系列三端稳压器等，是一种无需使用开关元件而能提供恒定电压恒定电流输出的DC-DC转换器。

2.1 线性稳压器的工作原理

线性稳压器和输出阻抗形成了一个分压网络。线性稳压器等效于受控的可变电阻器，可根据输出负载自行调解以保持一个稳定的输出。输出电压通过连接到误差放大器反相输入端的分压电阻采样，误差放大器的同相输入端连接到一个参考电压Vref。误差放大器试图使其两端输入相等2.2 线性稳压器的类型

线性稳压器中的元件是双极型晶体管或场效应管MOSFET。双极型线性稳压器具有较高的压降电压，并能支持较高的输入电压并拥有更好的瞬态响应。MOSFET低压差线性稳压器LDO（Low Dropout Regulator）能支持非常低的压降，低静态电流，改善噪声性能和低电源抑制。为使线性稳压器处在正常工作状态之下，Vin和Vout之间最小压差称为压降电压（Drop-out Voltage），不同的稳压器结构会产生不同的压降电压，这也是几种线性稳压器的最大区别。如LM340和LM317这些稳压器使用NPN达林顿管，称其为NPN 稳压器（NPN Regulator）。然而低压差（Low-dropout）稳压器（LDO）和准LDO稳压器（Quasi-LDO）为新型电源设计提供了更高性能[2]。

2.3 LDO的应用选择

开关稳压器是一种采用开关组件与能量存贮部件（电容器和感应器）一起输送功率的DC-DC转换器，它提高了电源转换效率和设计灵活性。开关稳压器主要分为以下两类：电感储能开关稳压器和无电感型开关稳压器（充电泵）。

3.1 电感储能开关稳压器的工作原理

电感用于储存能量及向负载释放储能，电感在开关管开通状态下从Vg获得能量。

4 DC-DC变换器的应用选择

5 结论

通过分析比较最常见的两类三种直流稳压电源，了解了直流稳压电源的结构及构成原理，提出了电源电路环路控制的设计方案，为直流稳压电路正确合理的设计提供了参考方案。根据不同的实际设计需要和参数选用不同类型直流稳压电源，有利于整个系统平稳安全的工作。

参考文献：

[1] 杨建伟.谈开关电源的原理和发展趋势[J].科技与企业，2012（22）：359.

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[3] Oliver N. Charge pump versus boost converter the great battle between white LED driver solutions[J].Global Electronics China.2005（9）：49-50.

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[5] 严惠琼，都思丹.新型National系列半导体电源芯片分析综述[J].南京大学学报，2007（43）：35-46.

开关稳压电源篇5

关键词： 直流开关电源；开关电源；设计

1 直流稳压电源概述

直流稳压电源在一个典型系统中担当着非常重要的角色。从某种程度上可以看成是系统的心脏。电源的系统的电路提供持续的、稳定的能源，使系统免受外部的干扰，并防止系统对其自身产生的伤害。如果电源内部发生故障，不应造成系统的故障，而确保系统安全可靠运行。因此，人们非常重视系统直流电源的设计或选用。直流稳压电源通常分为线性稳压和开关稳压两种类型。

1.1 线性稳亚电源

线性稳压电源是指起电压调整功能作用的器件始终工作在线性放大区的直流稳压电源，期工作原理如图1。

它由50 工频变压器、整流器、滤波器以及串联调整稳压器组成。

线性稳压电源的优点是具有优良的纹波及动态响应特性。但同时存在以下缺点：输入采用50 工频变压器，体积庞大且和很重；电压调整器件工作在线性放大区内，损耗大，效率低；过载能力差。

线性电源主要应用在对发热和效率要求不高的场合，或者要求成本及设计周期短的情况。线性电源作为板载电源广泛应用于分布电源系统中，特别是当配电电压低于40V时。线性电源的输出电压只能低于输入电压，并且每个线性电源只能产生一路输出。线性电源的效率在百分之三十五到百分之五十之间，损耗以热的形式耗散。

1.2 PWM开关稳压电源

一般将开关稳压电源简称开关电源，开关电源与线性稳压电源不同，它是起电压调整功能作用的器件，始终工作在开关状态。开关电源主要采用脉宽调制技术。

开关电源的优点；

1）功耗小、效率高。电源中开关器件交替地工作在导通-截止和截止-导通的开关状态，转换速度快，这使得开关管的功耗很小，电源的效率可以大幅度提高，可达到百分之九十到百分之九十五。

2）体积小、重量轻。开关电源效率高，损耗小，则可以省去较大体积的散热器；隔离变压用高频变压器取代工频变压器，可大大减小体积，降低重量；因为开关频率高，输出滤波电容的容量和体积大为减小。

3）稳压范围宽。开关电源的输出电压由占空比来调节，输入电压的变化可以通过调节占空比的大小来补偿，这样在工频电网电压变化较大时，它仍然能保证有较稳定的输出电压。

4）电路形式灵活多样。设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足不同的应用场合的开关电源。

开关电源的缺点主要是：存在开关噪声大。在开关电源中，开关器件工作在开关状态，它产生的交流电压和电流会通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采用一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重影响整机的正常工作。此外，这些干扰还会串入工频电网，使附近的其他电子仪器、设备、和家用电器收到干扰。因此设计开关电源时，必须采取合理的措施来抑制其本身产生的干扰。

PWM开关电源在使用时比线性电源具有更高的效率和灵活等特点。因此，在便携式产品、航空和自动化产品、仪器仪表以及通讯系统等，要求高效率、体积小、重量轻和多组电源电源输出的场合，得到了广泛的应用。但是开关电源的成本高，而且需要开发周期较长。

2 开关电源的设计

2.1 开关电源的工作原理

开关电源主要采用直流斩波技术，即降压变换、升压变换、变压器隔离的DC/DC变换电路理论和PWM控制技术来实现的。具有输入、输出隔离的PWM开关电源工作原理框图，如图2所示。

50Hz单相交流220V电压或三相交流220V/380V电压经EMI防电磁干扰电源滤波器，直接整流滤波；然后再将滤波后的直流电压经变换电路变换为数十千赫或数百千赫的高频方波或准方波电压，通过高频变压器隔离并降压（或升压）后，再经高频整流、滤波电路；最后输出直流电压。通过取样、比较、放大及控制、驱动电路，控制变换器中功率开关管的占空比，便能得到稳定的输出电压。在直流斩波控制中，有定频调宽、定宽调频和调频调宽3种控制方式。定频调宽是保持开关频率（开关周期T）不变，波形如图3所示。

通过改变导通时间高。而定宽调频则是保持导通时间T on不变，通过改变开关频率，来达到改变占空比的一种控制方式。由于调频控制方式的工作频率是不固定的，造成滤波器设计困难，因此，目前绝大部分的开关电源均采用PWM控制。

2.2 开关电源的主要性能指标

开关电源的质量好坏主要由其性能指标来体现。因此，对于设计者或使用者来讲，都必须对其内容有一个较全面的了解。一般性能指标包括电气指标、机械特性、适用环境、可靠性、安全性以及生产成本等。这里仅介绍常见的电气指标。

2.2.1 输入参数

输入参数包括输入电压、交流或直流、频率、相数、输入电流、功率因数以及谐波含量等。

1）输入电压：国内应用的民用交流电源电压三相为380V，单相为220V；国外的电源需要参出口国电压标准。目前开关电源流行采用国际通用电压范围，即单相交流85～265V，这一范围覆盖了全球各种民用电源标准所限定的电压，但对电源的设计提出了较高的要求。输入电压范围的下限影响变压器设计时电压比的计算，而上限决定了主电路元器件的电压等级。输入电压变化范围过宽，使设计中必须留过大裕量而造成浪费，因此变化范围应在满足实际要求的前提下尽量小。

2）输入频率：我国民用和工业用电的频率为50Hz，航空、航天及船舶用的电源经常采用交流400Hz输入，这时的输入电压通常为单相或三相115V。

3）输入相数：三相输入的情况下，整流后直流电压约是单相输入时的1.7倍，当开关电源的功为3～5kW时，可以选单相输入，以降低主电路器件的电压等级，从而可以降低成本；当功率大于5kW时，应选三相输入，以避免引起电网三相间的不平衡，同时也可以减小主电路中的电流，以降低损耗。

4）输入电流：输入电流通常包含额定输入电流和最大电流2项，是输入开关、接线端子、熔断器和整流桥等元器件的设计依据。

5）输入功率因数和谐波：目前，对保护电网环境、降低谐波污染的要求越来越高，许多国家和地区都已出台相应的标准，对用电装置的输入谐波电流和功率因数做出较严格的规定，因此开关电源的输入谐波电流和功率因数成为重要指标，也是设计中的一个重点之一。目前，单相有源功率因数校正（FPC）技术已经基本成熟，附加的成本也较低，可以很容易地使输入功率因数达到0.99以上，输入总谐波电流小于5%。

2.2.2 输出参数

输出参数包括输出功率、输出电压、输出电流、纹波、稳压精度、稳流精度、输出特性以及效率等。

1）输出电压：通常给出额定值和调节范围2项内容。输出电压上限关系到变压器设计中电压比的计算，过高的上限要求会导致过大的设计裕量和额定点特性变差，因此在满足实际要求的前提下，上限应尽量靠近额定点。相比之下，下限的限制较宽松。

2）输出电流：通常给出额定值和一定条件下的过载倍数，有稳流要求的电源还会指定调节范围。有的电源不允许空载，此时应指定电流下限。

3）稳压、稳流精度：通常以正负误差带的形式给出。影响电源稳压、稳流精度的因素很多，主要有输入电压变化、输出负载变化、温度变化及器件老化等。通常精度可以分成。3项考核：① 输入电压调整率；② 负载调整率；③ 时效偏差。同精度密切相关的因素是基准源精度、检测元件精度、控制电路中运算放大器精度等。④ 电源的输出特性：与应用领域的工艺要求有关，相互之间的差别很大。设计中必须根据输出特性的要求，来确定主电路和控制电路的形式。⑤ 纹波：开关电源的输出电压纹波成分较为复杂，通常按频带可以分为3类： 高频噪声，即远高于开关频率 的尖刺；开关频率纹波，指开关频率 附近的频率成分； 低频纹波，频率低于的 成分，即低频波动。

对纹波有多种量化方法，常用的有纹波系数、峰峰电压值、按3种频率成分分别计量幅值以及衡重法。⑥ 效率：是电源的重要指标，它通常定义为η=Po/Pi×100%。式中，Pi为输入有功功率；Po为输出功率。通常给出在额定输入电压和额定输出电压、额定输出电流条件下的效率。对于开关电源来说，效率提高就意味着损耗功率的下降，从而降低电源温升，提高可靠性，节能的效果明显，所以应尽量提高效率。一般来说，输出电压较高的电源的效率比输出低电压的电源高。

2.2.3 电磁兼容性能指标

电磁兼容也是近年来备受关注的问题。电子装置的大量使用，带来了相互干扰的问题，有时可能导致致命的后果，如在飞行的飞机机舱内使用无线电话或便携式电脑，就有可能干扰机载电子设备而造成飞机失事。电磁兼容性包含2方面的内容：

电磁敏感性、电磁干扰分别指电子装置抵抗外来干扰的能力和自身产生的干扰强度。通过制定标准，使每个装置能够抵抗干扰的强度远远大于各自发出的干扰强度，则这些装置在一起工作时，相互干扰导致工作不正常的可能性就比较小，从而实现电磁兼容。

因此，标准化对电磁兼容问题来说十分重要。各国有关电磁兼容的标准很多，并且都形成了一定的体系，在开关电源设计时应考虑相关标准。

3 开关电源的设计步骤

开关电源的设计一般采用模块化的设计思想，其设计步骤是：

1）首先从明确设计性能指标开始，然后根据常规的设计要求选择一种开关电源的拓扑结构、开关工作频率确定设计的难点，依据输出功率的要求选择半导体器件的型号；

2）变压器和电感线圈的参数计算，磁性材料设计是一个优质的开关电源设计的关键，合理的设计对开关电源的性能指标以及工作可靠性影响极大；

3）设计选择输出整流器和滤波电容；

4）选择功率开关的驱动控制方式，最好选用能实现PWM控制的集成电路芯片，也可利用单片机实现PWM控制；

5）设计反馈调节电路；

6）根据设计要求设计过电压、过电流和紧急保护电路；

7）根据热分析设计散热器；

8）设计实验电路的PCB板和电源的结构，组装、调试，测试所有的性能指标；

开关稳压电源篇6

[关键词] VGA显示器开关电源维修

在学校机房中，目前微机的显示器主要使用的仍是VGA彩色显示器。显示器电源电路是显示器故障率较高的部件，由于各厂商均不提供电路图以及维修人员对功率场效应管的特性不熟悉，因而造成这类产品维修困难。现在的显示器电源电路大部分采用开关式稳压电源电路，开关电源是由振荡电路、稳压电路、保护电路三大部分组成，其中振荡电路又分为晶体管振荡电路和集成块振荡电路，稳压电路中开关电源的稳压原理均采用脉冲调宽式的稳压方式，即通过自动改变开关功率管的关闭和导通时间的比例，或通过改变振荡器输出脉冲的占空比来达到稳压的目的，稳压部分的电路由取样、比较、控制三部分组成。此外，显示器开关电源都设有保护电路，其保护方式的效果均为使电路停振，具体方式有过流保护、过压保护、欠压保护（短路保护），和过热保护等。过流保护电路的过流取样点，大部分显示器中是在主振功率管的发射极电位上；过压保护电路的取样点一般取自220 V交流经整流滤波后的电压或主负载供电电压，通过一个齐纳二极管（稳压管）进行取样判别；短路保护电路的取样点一般在稳压电源输出的低压组电源上，通过一个二极管来进行判别取样。在IC式开关电源中，有部分所采用的电源IC内部设有“闩锁电路”，这个“闩锁电路”实际上是一个保护执行电路，各取样点送来的信号，通过它执行对电路的停振控制。

开关电源损坏后，大多都可进行维修。将开关电源负载全部断开，在主负载供电电源组上带一只220 V 40 W的灯泡作假负载，采用低压供电安全方式，即将供电电源电压经一自耦式变压器降至70 V左右进行维修。这种维修方法可避免因电路存在的隐患而再度损坏元件。一般正常的开关电源（并联式）在70 V左右的供电电压下就能正常起振工作，慢慢调整自耦变压器的输出电压，开关电源的输出电压都应固定在其预设的电压值上不变，如果开关电源的输出电压随输入电压的变化而变化，则表明其稳压部分电路有问题，如果没有电压输出则表明振荡电路部分出问题了。

一、以并联型光耦控制稳压式开关电源为例

当开关电源不能正常稳压时，第1步是要确认引起故障的部位，简单快捷的方法是将光耦件热地端的两控制脚短路。如果电路进入停振状态，则表明故障在取样比较部分电路，取样比较电路有问题多半是比较IC和光耦件损坏所致（IC损坏多数会引起光耦件同时损坏）。如果是控制电路问题，如控制晶体管损坏，在晶体管的代换上一定要注意晶体管的参数。

二、电路不起振

当确信供电电压正常时，首先检查启动电阻是否开路或变值。另外，要检查保护电路动作，如果是保护电路引起停振，一般在开机的瞬间电路能正常起振。可通过此点来进行判别，另外当控制电路有问题（如控制管击穿）也会引起电路停振。开关电源电路是比较简单的电路，只要分清主振电路、保护电路和比较稳压电路三者的联接关系，维修起来就较容易。另外，开关电源的主振功率管因其集电极是感性负载，所以主振管工作时，其集电极将要承受8~10倍于电源的脉冲电压。为此在电路上加入了吸收电路电容电阻和在主振管集电极与地之间并接的电容，这些元件的作用与行输出级的逆程电容有相似的作用。当这些元件有问题时，极易损坏主振功率管，此点需引起注意。检查发现其开关电源吸收电路的电容在温度升高时，电容值会变小，从而引起经常损坏电源主振功率管的故障。

三、用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况

如果电阻值过低，说明电源内部存在短路，正常时其阻值应能达到100 kΩ以上，电容器应能够充放电，如果损坏，则表现为AC电源线两端阻值低，呈短路状态，否则可能是开关三极管击穿。然后检查直流输出部分，脱开负载，分别测量各组输出端的对地电阻，正常时表针应有电容器充放电摆动，最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值，否则多为整流二极管反向击穿所致，如果电源一启动就停止，则该电源处于保护状态下，应重点检查产生保护的原因。

参考文献

[1]陈玉仑.微型微机显示器实用维修技术与实例[M].北京：海洋出版社，1992

[2]饶水水.微机显示器常见故障分析与维修[J].电脑知识与技术，2009（34）：9863～9864

开关稳压电源篇7

早期的恒流源多为线性电源，近几年随着开关技术的不断成熟，线性恒流源逐渐被开关式恒流源所替代。相比之下，开关电源具有体积小、重量轻、功率因数高、效率高等优点，开关电源的研究涉及到自动控制、电力电子等诸多技术领域，高效率、软开关是开关电源的研究和发展方向。因此，PFC技术、软开关PWM技术得到了空前的发展，并在开关电源中得到了广泛的应用。

【关键词】软开关；功率因数校正；移相全桥ZVS变换器

早期的恒流源多为线性电源，近几年随着开关技术的不断成熟，线性恒流源逐渐被开关式恒流源所替代。相比之下，开关电源具有体积小、重量轻、功率因数高、效率高等优点，开关电源的研究涉及到自动控制、电力电子等诸多技术领域，高效率、软开关是开关电源的研究和发展方向。因此，PFC技术、软开关PWM技术得到了空前的发展，并在开关电源中得到了广泛的应用。

1 开关电源发展现状

电源是人类目前生活和生产中最为重要的能源形式之一。在工农业领域，很多用电设备都无法直接使用供电电网提供的工频交流电作为供电电源，而是需要通过某种形式对电网提供的工频交流电进行变换，得到其所需要的电能形式，才可以使用电设备处于各自的最佳工作状况或者满足用户负载的特殊工作情况的要求。可调直流电源实质是输出电压（或电流）可调的稳压（或稳流）电源。可调直流电源的应用非常广泛，在工业领域主要用于大功率直流电动机的供电电源；蓄电池充电电源，PCB曝光灯电源；电阻器、继电器、电机等电子元件老练供电电源；电解电源、实验室、电子设备的供电电源等。同时许多用电设备，如信号源、自动控制系统、检测系统等，对其供电电源的电压稳定精度要求比较高。

就信号源而言，若其供电电压不稳定，就会造成信号源发出的信号不稳定或不能发出特定频率的信号。对一些精密的电子仪器而言，若其供电电压出现波动，将导致测量和计算结果出现误差。对一些控制系统而言，若其供电电压不稳定将引起自动控制系统工作不稳定，甚至不能工作。可调直流电源在农业领域也有应用，例如静电喷雾杀虫、环境静电除尘、静电杀菌、生物静电效应研究、种子静电处理等等。

2 可调直流电源的特点

随着工农业技术的不断发展，一些用电设备对供电电源要求也变得越来越高，并对其性能、精度、体积、重量、智能化操作等各方面都提出了新的技术要求，现有的直流电源已经不能满足相关要求。

可调直流电源主要分为线性直流电源和开关型直流电源两种。线性直流电源电路中的调整功率管工作在线性放大区。这种稳压电源的主要优点是电路结构简单，输出纹波小，精度高，对电网的谐波干扰小，输出电压稳定，抗干扰性好。当然，直流线性稳压电源也有一些致命缺点，限制了它在一些场合的应用。其调整管工作在线性放大状态，因而发热量大，效率低，其效率一般只有45%；由于线性稳压电源的发热量比较大，必须进行散热，所以线性稳压电源往往需要加上庞大的散热片，而且稳压电源工作在工频50Hz下，输入端口的工频变压器体积也很大；当要制作多组电压输出时，变压器体积会更庞大，不便于开关电源的微型化和轻量化。

高频开关电源是指功率晶体管工作在高频开关状态的直流稳压电源。高频开关电源与线性直流电源相比主要有以下优点：（1）体积小，重量轻由于开关电源采用了高频技术，去掉了传统的工频变压器，使得变压器、滤波电感和滤波电容的体积和重量大大减小。（2）效率高。高频开关电源采用的功率开关管功耗一般比较小，尤其将软开关技术应用在开关电源中时，可以大大的减小开关损耗。（3）功率因数高。在配有功率因数校正电路的高频开关电源中，功率因数一般在0.9以上，而且基本不受负载变化的影响。（4）稳压精度高。高频开关电源的稳压精度可高达0.2%。（5）可靠性高、灵活性高。在采用单项有源功率因数校正电路的开关电源中，电源允许的输入范围比较大，能满足世界各国不同的电网等级，所以电源装置的可靠性和灵活性比较高。由于高频开关电源具有以上这些优点，其应用也越来越广泛，并且逐渐占领主流市场，有取代线性直流电源之势。因此研究和设计一种低功耗、高效率、大功率的高性能开关电源意义深远。

现在市场上主流的可调直流电源有线性直流电源和开关型直流电源，开关型直流电源以其功率因数高、体积小等优点占据主流市场，近几年随着科技的发展，我国生产的直流稳压电源（开关电源）的工作频率由原来的几十千赫兹发展到现在的几百千赫兹，但是和欧美、日本等发达国家还是有一定的差距，以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析等方面技术领域。因此，我国开关电源的研究及应用在这些方面与发达国家还有很大的差距。

3 结语

随着我国科学技术的不断提升，我们国民生产各部门，各行业对直流电源的要求会更一步的提升，尤其是对20A直流电源方面，寻找新式的电源已经分非常迫切的了。为此希望我国能够早日制造出能够适合各种行业的电源，进一步促进我国的兴旺发展。

参考文献：

[1]翼飞.高压直流电源技术的发展现状及应用[M]，农业电气化，2004

[2]郝欣.基于PSM高压开关电源控制策略的研究，[D]，合肥，合肥工业大学，2007

[3]王增福，李昶，魏永明.新编线性直流稳压电源[M]，北京：电力工业出版社，2004

[4]杨贵恒，张瑞伟，钱希森等.直流稳压电源[M]，北京：化学工业出版社，2010

开关稳压电源篇8

我们知道，常见的卫视接收机普遍采用的是开关电源，其设计输出的电压一般有以下几组：

a. 3.3V@3A (供主芯片、SDRAM及FLASH MEMORY等)

b. 5V@1.5A(供TUNER、前面板及音频DAC等)

c. 12V@0.5A(供音频LPF运放及0/12V切换输出等)

d. 21V@0.5A(供LNB 13/18V切换输出)

e. 30V@0.01A(TUNER容变二极管调谐)

(注：少部分机型有-12V电源，供音频LPF运放。在有PVR功能的接收机中，5V/12V电源需供硬盘电源)。

虽然我们可以使用常见的逆变器将12V或24V直流电源变换成220V交流电源供给接收机使用，但电源经DCACDC多次转换，其能源利用效率大为降低。而且很多低价格逆变器的输出交流波形并不是正弦波。更有甚者，有的逆变器就直接用方波激励逆变器逆变管，使输出的交流中包含有大量的高次谐波。这种高次谐波会干扰其它电器，同时影响卫视接收机的音视频放送质量，严重的甚至会干扰卫视接收机，造成死机等故障发生。同时，沉重、落后的逆变器不便携带。

当然我们可以用线性三端稳压器件来满足接收机所需要的几组电源，但线性稳压电源有一个共同的特点，就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管的电压降来稳定输出。这种线性稳压电源的线性调整工作方式在工作中会有大量的“热损失”，其热损值为P=V(调整管压降)×I(负载电流)，工作效率仅为30%～50%。由于调整管静态功率损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热。卫视接收机系统一般都需要几组稳定的工作电压才能可靠工作，这样就需要好几个线性稳压器才能满足要求，并且在相当多的接收机中都需要有33V电源供Tuner作为调谐电压，因此采用线性稳压电源方式时，其输入电源电压就要大于33V。同时线性电源较低的效率也会使大量的输入电能变成热能而白白消耗掉，在实用性和经济性上都不能达到朋友的要求，而且高达30多伏的输入电源在户外环境或移动情况下难以实现。

开关型直流稳压电源是与线性稳压电源不同的另一类稳压电源，它和线性电源的根本区别在于它是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功率器件调整管是工作在饱和及截止区，即开关状态，开关电源因此而得名。开关电源调节器件以完全导通或关断的方式工作，工作时要么是大电流流过低导通电压降的开关管，要么是完全截止无电流流过，因此，开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达70%～90%。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的“热损失”，这样，开关稳压电源就可以大大减少散热片体积和PCB板的面积，在大多数情况下甚至不需要加装散热片。此外，由于开关稳压电源“热损失”的减少，设计时还可以提高稳压电源的输入电压，使其可以在较大的输入电压范围内正常工作，这有助于提高抗输入电压跌落干扰的能力和可以适应更多的输入电源种类。

较高的输出电压纹波（一般大于30mV）是开关稳压电源不可回避的问题，在一些对电源纹波电压有特殊要求的场合（如MCU内部PLL、Tuner内的高精度A/D转换器等），常采用线性稳压电源来降低稳压电源输出的纹波电压。因此，采用开关稳压电源与线性稳压电源相结合的形式为有特殊要求的器件供电提供了一种更好的方法。线性稳压芯片是一种最简单的电源转换芯片，基本上不需要元件。传统的线性稳压器，如78xx系列都要求输入电压要比输出电压高2V-3V以上，否则不能正常工作，5V到3.3V的电压差只有1.7V，所以78xx系列已经不能满足3.3V或2.5V的电源设计要求。 面对这类需求，许多电源芯片公司推出了Low Dropout Regulator,即：低压差线形稳压器，简称LDO。这种电源芯片的压差只有1.3-0.2伏，可以实现5V转3.3V/2.5V，3.3V转2.5V/1.8V等要求。同时，较低的稳压压降，可维持较低的LDO自身功耗。

设计构思与工作原理

在对线性稳压集成电路与开关稳压集成电路的应用特性进行比较的基础上，我们的选择设计了DC/DC开关稳压和LDO的组合电源。它是由AC/DC电源适配器或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC及LDO变换以后在输出端获得接收机所需的几组直流电压。我们只要将卫视接收机内的开关电源板替换成这种组合电源，就可以在移动环境下实现接收卫视信号的目的。

由前述的接收机几组电源参数可知，卫视接收机主要的功率消耗在3.3V和5V两组电源上。笔者设计了这款12V电压输入的卫视接收机电源板，其电原理图见图一。

电源板基本技术参数：

输入电压 ：DC 9V～19V（推荐电压：DC12V）

输出电压：

1.8V(或2.8V可选)/Max1000mA 一路

3.3V/ Max 3200mA 二路

5.0V/ Max 2500mA 二路

12V/ Max 500mA一路

21V/ Max 500mA一路

33V/ Max 20mA 一路

在这款电源设计中使用了两类稳压电源器件：LDO (低压差稳压器)和DC/DC开关式降压器(升压器)。DC/DC开关式降(升)压器：转换效率最高可达95%，属于开关电源的一类。对于LDO，由于其为线性降压元件，故供电效率完全取决于其输入/输出电压差和输出电流的大小。

LM2596开关电压调节器是电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V， 可调版本可以输出小于40V的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计，我们选用固定型LM2596-5。

LM2585开关电压调节器是升压单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，开关频率100 KHz。有4 种不同的输出电压版本：固定3.3V/ 5.0V/12V 和可调整型。我们选用可调整型LM2585-ADJ。

LT1117是三端的LDO器件，能够输出0.8A的驱动电流，有4 种不同的输出电压版本：固定3.3V/ 2.5V/1.8V 和可调整型。我们选用固定型LT1117-3.3及LT1117-2.5(1.8)。

12V直流电压输入的卫视接收机用的电源板工作原理：

12V电源电压送入由U1(LM2596-5)构成的DC-DC开关式降压器输出+5V；同时LM2596的开关脉冲进入由D1、D2和D14三个双二极管构成的倍压整流电路升至约40V直流电压经齐纳稳压管D4稳压输出+33V供Tuner调谐变容二极器作调谐电压；另一路12V进入由U2(LM2585-Adj)构成的DC-DC升压开关稳压器输出+21V供接收机LNB 13/18V极化切换；+3.3V由U1(LM2596-5)输出的+5V经U3(LT1117-3.3) LDO降压取得。在有些卫视接收机中还需+2.5V(或+1.8V)供CPU，在设计中增加了另一路LDO降压，装上U4(LT-1117-2.5/LT1117-1.8)可输出+2.5V(或1.8V)，对于不需要+2.5V(或1.8V)的接收机，可不装U4 LDO及其滤波感容元件。

关键的元器件选择：

电路中的输入电容C7、C21一般应大于或等于100μF，安装时要求尽量靠近LM2596或LM2585的输入引脚，其耐压值应与最大输入电压值相匹配。LM2596输出端电容C12的值取470uF；LM2585输出端电容C24一般应大于或等于220uF； 输出电容C12、C24的耐压值应大于额定输出电压的1.5～2倍。对于5V电压输出而言，推荐使用耐压值大于16V的电容器。同时输出电容的ESR会影响到调整器控制回路的稳定性，所以电容的ESR是影响输出波纹的一个因素，绝大多数小电容有较高的ESR，导致高的开关波纹，最好选用OS-CON高频电容。

L3的取值为：47uH，L6的取值为：82uH。储能电感是影响DC-DC转换器性能的关键器件，主要考虑的参数有电感量、饱和电流和直流电阻以及铁氧体材料磁芯的开关工作频率，在体积和成本允许的情况下应选用饱和电流比较大的电感，因为当磁芯接近饱和时损耗增大，会降低转换效率。电感的饱和电流至少应大于负载的峰值电流，电感的直流电阻会消耗一定的功率，在体积和成本许可的情况下应尽量选用直流电阻小的电感。另外，为降低电源的EMI，最好选用具有闭合磁芯的电感。

二极管VD3的额定电流值应大于最大负载电流的1.2倍，考虑到负载短路的情况，二极管的额定电流值应大于LM2596的最大电流限制，二极管的反向电压应大于最大输入电压的1.25倍，推荐使用1N582x系列的肖特基二极管。二极管D5的额定电流值也应大于最大负载电流的1.2倍，反向电压应大于最大输入电压的4倍。

U2的采样电阻R3、R4和R5应使用1%精度的电阻，它们的值与输出电压有以下关系：

VOUT = VREF〔 1 +（R4+R5）/R3〕

其中VOUT是输出电压、VREF是参考电压(VREF =1.23V)

图二为该电源板的双面PCB板，图三为安装好的成品电源板，图四为配套的220V/12V电源适配器。

这款电源板采用了双面印刷电路设计，其PCB板尺寸仅为：9.6cm×7.4cm，小容量阻容元件选用贴片元件，电解电容一律使用耐高温为105°C的，功率电感采用闭合磁芯的电感，防反插大功率专用电源插座。整个电源板装好后一般不需调试，检测输出电压正常后即可上机使用。

应用实例及性能测试

了解了这块电源板的设计特点和原理后，我们再来看看它的各种性能和测试结果。

A：海克威2000H接收机应用实例及性能测试

海克威2000H接收机后面板的标贴处实际是一个为安装12V控制的方形冲孔，用环氧敷铜板在此处打孔并固定，把电源板12V输入插座焊下对孔固定。图五是直流12V输入插座安装实体图（左为揭开标签后的后面板，中为插头安装后示意图，右为插座固定示意图），“SKEW”孔正好安装一只3.5直插插座，将两插座并联，可以方便的使用其他类型插头电源的输入。

图六为电源板安装在海克威2000H接收机中的实体图。

安装完毕，检查连接无误后接通220V/12V适配器电源，与原机开关电源使用220V市电一样，熟悉的开机画面和启动过程无任何异样，其声画俱佳。

配用220V/12V电源适配器在机实验测试数据

测量仪表：DT890数字万用表（DC：10A档）

在接收机进入“增加节目”状态后，其电流值显示比在接收节目状态时均略下降5-10mA。

B：百胜P-3800接收机应用实例及性能测试

拆除原机开关电源板及AC220V电源线,在原AC220V电源线安装孔装上12V电源插座，主板各组电源与电源板一一对应相联，检查无误后通电，接收机启动正常。

注：本机改装了DAC及运放模拟音频部分电路，同时增加一电源模块，将原机模拟音频部分电路由单12V供电改成正负双12V供电。并拆除了TV RF调制器。外接12V供电电流有所增加。图七为在百胜P－3800接收机上的安装实体图。

配用220V/12V电源适配器在机实验测试数据

测量仪表：DT-8888数字万用表（20A档）

收视卫星：113°E帕拉帕C2，高频头：嘉顿（9750/10600MHz）

C：航科CDXT430接收机应用实例及性能测试

拆除原机开关电源板及AC220V电源插座。将电源板在原机开关电源板处安装，将主板各组电源与电源板一一对应相联，检查无误后通电。接收机启动正常。

图八：为在航料430接收机上的安装实体图。

航科430机接收系统：一个0.45米的碟形卫星接收天线一锅138°E、146°E双头双星，一个0.6米的碟形卫星接收天线一锅113°E帕拉帕C2、105.5°E 3S(Ku)双头双星至一22K中频切换开关，上述各星信号馈线接至DiSEqC四切一中频开关再接至航科430卫视接收机。航科430系统软件第一系统：中文南瓜，第二系统：英文V+V。其中138°E数码天空、113°E真世界两直播平台使用CV12网络共享解密系统，146°E马步海梦幻直播平台使用ATMEGA8芯片黑色D卡解密。

配用220V/12V电源适配器在机实验测试数据

测量仪表：DT-8888数字万用表（20A档）

D：应用镍氢可充电池作电源供应的实验

采用市场上常见到的镍氢电池，作为直流电源，看看它的表现如何！

图九为邮购价3元一只的5号镍氢电池。电池容量标注1600mAH，标称电压1.2V。

10节镍氢电池经过20小时的首次充电后，串联后测空载电压为14V，接入已安装在海克威2000H接收机的12V电源板的电源输入端。

测量仪表：MF47万用表（DC：50V档）、DT890数字万用表（DC 10A档）。

环境温度：18°C

10节镍氢电池组在连续工作1小时10分钟后，电压跌落加快，在跌落到5V时接收机停止工作，在电池组电压跌落到5V的过程中，接收机始终稳定在选定的凤凰咨询台直至停止工作，未发生节目偏移现象。

再次对镍氢电池充电，充满放置4个小时后，采取间断供电的方式，每供电20分钟停止10分钟，然后重复此过程，在电池组电压跌落到10V时停止供电（此时为电池放电的保护截至电压），累计实际供电时间为1小时20分钟（编者注：为了增加供电时间，可选择较大AH的电池)。

E：输入电压的变化对输出稳压性能影响的测试

在海克威2000H接收机上，以12V电源板的最高输出电压32V为例，用MF47型万用表观察其输出电压相应的跌落变化。在充电电池组电压逐步下降的过程中，从开始的最高值逐渐跌落到10V时，其电源板输出的32V电压保持不变，电池组电压跌落到9.5V时，32V电压跌落到31V，在电池组电压跌落到7.6V时，32V电压跌落到25V，在电池组电压跌落到5V以下时，32V电压随之迅速跌落，整个电源板停止工作。

在上述实验中，本电源板的各电压转换集成电路在没有另加散热器的情况下只有温热感，温度最高的是LM2596稳压块，估计表面温度低于60°C。

注：虽然本电源板的输入电压设计适应范围为：DC 9～19V，但在用高于12V的直流输入电源时请务必注意：

1、查看接收机原电源板输出的12V电压是否是只提供给接收机的音频低放部分，并且音频低放单元的最高承受电压要大于本电源板的输入电压！

2、如果第一项是肯定的，将接收机主板中原12V电源通路的滤波电容全部更换为等于或高于25V耐压值的电容！

3、如果接收机原电源板输出的12V电压同时还供给其它电路，应检查相应的单元电路最高耐受电压是否高于本电源板的输入电压，并且确定在此电压下是否能可靠和正常工作。

4、选用其他直流输入电源时，要注意其空载时的输出电压是否符合上述要求！

F：220V/12V电源适配器输出电压测试数据

测量仪表：：MF47万用表（DC：50V档），DT890数字表（DC：10A档）

G：12V输入电源的接收机用电源板转换效率的测试

使用海克威2000H接收机，在相同的收视参数条件下，分别测试12V电源板的输入电压、电流以及其输出的各路电压、电流。

测量仪表：DT9205M数字万用表。测试数据如下表：

其工作效率η=输出总功率Pout/输入总功率Pin=0.701

结论

开关稳压电源篇9

【关键词】主整电源；低压；泄放电路

DX系列发射机的进电方式为十二相全波整流三相四线制， 其工作由交流接触器K1和K2负责控制，文波为600HZ，采用这种设计方法既简化了滤波电路的设计又提高了滤波效果。主整电源系统和低压系统两部分构成了DX系列发射机的电源系统。为功放系统（包括RF推动和功放末级模块）供电的是主整高压+230V和+115V。低压电源包括两部分，一部分负责控制和检测电路系统的供电，电压为±8V、±22V；另一部分为非稳压+60V和+30V，为缓冲和前级及功放小台阶部分提供功放电压。

一、主整电源

DX系列发射机的主整高压电源系统由主电路部分和辅助电路部分组成。由三角形和星形组成的进线电路经变压、整流和滤波后输出的电压为功放系统提供电源。因功率合成采用多个RF模块合成的方式，功放管采用晶体管，所以大电流、低电压是主整电源的主要特点。和传统电子管主整电压超过几千伏相比，DX系列发射机的主整电压大大的降低了，因此绝缘导致的故障率减少了，但电流增大了，随着功率等级的上升，电流从几十安培至数百安培不等，因此对工艺提出新的要求。

主电路提供高压整流、滤波及分配功能。这部分电路主要把主变压器次级送出的交流电源整流成+230V和+115V的高压直流电源，经过熔断器组件电路后分配给各功率合成母板和驱动电源调整板，为功放模块提供功放电源。主整变压器T1是一个三相交流电源变压器，一般在没有特殊要求的情况下，初级设有±5%抽头而允许输入电压范围为交流361VAC至399VAC变化，两组次级线圈提供相同的交流输出电压。变压器T1的输出分别送到两个桥式整流器上，两个整流器组成一个12相全波整流电路，其直流输出为+230V和+115V，纹波频率是电源频率的12倍（600Hz）。

对主整电源电压进行采样的取样电路是辅助电路的一部分，功放电压、电流、推动电源调整及模拟输入电路都从主整电源进行电压采样。电压取样信号经调整后送至控制系统用作功放电压+230V的指示信号。整流桥组的负端接电流互感器，互感器取样信号输入到控制电路上经处理后作为电流指示信号。送至推动电源调整电路的电源采样信号用作稳定外界电压变化的补偿信号。模拟输入板采集到的采样电压用作补偿+230V功放电压，由于外界电压或调制信号瞬间发生较大的变化时将导致主整+230V发生变化，该补偿可有效的改善主整电压的变化。

提供安全保护功能的泄放电路是主整电源系统的另一部分，其控制信号由两个交流接触器K1和K2的常闭辅助触点外接的电子开关提供，不同厂家采用不同形式的电子开关，但都需要外接大功率泄放电阻。在发射机上高压时，K1被断电，K2被加电，K1的附属触点关闭，K2附属触点开启，使电阻处于开路状态。当K2断电时，K2的附属触点关闭，将残余的电压（+230V）加到电阻上，这个电压通过电阻接地快速放电，放电回路同时也给+115V快速放电。经熔断器的+230V送至 RF功放前需要电容滤波，每个滤波电容两端也接有放电电阻，当一个熔断器熔断开路时，还将有一个与之并联的二极管和电阻给电容提供放电回路。

二、低压电源

低电源包括±8V、±22V、+30V和+60V的非稳压电源。其中±8V、±22V电压在各个独立的电路中被稳压为±5V和±15V电源。

低压变压器T2的初级有三组抽头供调节，即198V、220V和242V，用来适应外部电源的各种输入情况。T2的次级有两组线包，一组线包为7.8VAC和17.6VAC，另一组线包为24VAC。线包7.8VAC和17.6VAC要经整流二极管和滤波电容滤波，然后产生的±8V和±22V的直流电压被送到低压电源分配电路。次级线包24VAC，经整流二极管和滤波电容滤波后，产生+30V和+60V的直流电压，被送到各部分电路中。

送至各控制与检测电路的低压均需要稳压和滤波后才能作为电源使用。每个部分采用的稳压电路模式都是一样的，都需要先经过熔断保险管进行输入电路保护，根据实际需要电压采用相应稳压块稳压，或电压调节器集成电路UC3834（B-电压）组成，稳压器件输入输出均接有滤波电容，滤波电容为滤除高频的独石电容和滤除低频的电解电容，稳压输出端一般还要接入起保护功能的稳压二极管。DX系列发射机的许多功能电路采用检测电源电压的方法来判断该电路是否工作正常。

控制板电路接入非稳压的±8V、±22V，一路经分压电路处理后用作低压电源的显示信号。另一路则经稳压块稳压后作为控制板电源。±8V经稳压后输出的±5V，作为控制板上部分逻辑电路的电源，还有一路+5V被送至频率指示电路作为电源。±22V经稳压块后输出±15V作为检测电路电源和部分逻辑电路电源。+15V和+5V作故障检测信号时被送至控制逻辑电路对模数电路进行数据清零，封锁数据转换，禁止功率输出。

激励器电源由非稳压的+22V提供，稳压块输出+15V电压作为压控振荡器和鉴相器的电源。同时稳压后的+15V经9V、12V和5V稳压块后，分别输出+9V、+12V和+5V作为激励器集成电路和温补晶体振荡器的电源。

音频系统的音频处理器的工作电源为±22V非稳压电源，经稳压后成±15V的稳压电源，该稳压电源±15V还作为给调幅度指示电路的电源。模拟输入电路的电源电压是±22V，稳压输出±15V和+5V，作为集成电路的电源，同时也被用作故障采集信号，送入控制板电路作模拟输入电路故障指示。模数转换电路上有三个电源稳压器，稳压输出±15V和+5V作为集成电路的电源，它们的输出各自接一个电压比较器，比较器的输出为低时指示为故障，将“故障”逻辑电平输出到控制板上做故障保护信号。

直流稳压电源电压为非稳压±8V。B+电源采用LM338三端可调稳压器，将+8V调整成+5V（实际电压+5.3V）。采用电压调整器UC3834和晶体管将非稳压的-8V调整为随音频调制信号变化的B-电源，UC3834外接晶体管用来增加电流驱动能力，为调制编码电路提供了驱动电源。它的内部有参考电压、内部故障监测及“故障报警”电路，故障监测电路在欠压和过压条件下给出检测信号，内部故障逻辑电路启动后故障报警信号被送至控制板。

来自低压电源非稳压的+30V分成两路信号，一路经限流电阻为缓冲放大板提供电源，另一路通过交流接触器K2的副节点后用作二进制功率的小台阶B11和B12的功放电源。非稳压的+60V也分成两路信号，一路限流后也作为缓冲放大器的电源，一路供给前置推动级作为RF推动电压。

开关稳压电源篇10

输入：AC 110V～220V；

输出：+24V 2.6A。

我们知道在日常工作中，由于电源故障而出现的拉条、滚道等各种影响安全优质播出的现象屡见不鲜，本文简单分析了该电源的工作原理、检修方法和维修实例，供同行维护中参考，希望对维护工作有所帮助。

一、电源核心元件介绍

本电源采用了脉宽调制集成电路UC3842A，三端可调分流基准源电路TL431与光电耦合器PC817等相关元件组成，现分别做简单介绍：

1.UC3842是开关电源用电流控制型脉宽调制集成电路，其主要特点有：

（1）内含欠压锁定电路；

（2）低启动电流（典型值为0.12mA）；

（3）内置基准电源；

（4）有驱动电流达1A的推挽输出级。

为其内部方框图与引脚功能见图2和表1

2.德州仪器公司生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电源。其外形与塑封三极管相同，它的输出电压用两个电阻就可以任意设置从2.5V-36V范围内的任意值。TL431是一种并联稳压集成电路，因其性能优良、使用简单，因此广泛的应用于各种电源中，其三端分别为参考端R、阳极A、阴极K。图3为其符号及外形示意图。

二、电路工作原理

1.交流输入与整流电路

AC220V电压经保险管F，送到由C1、L1、C2组成的线路滤波器，滤除电路中串入的个高频干扰后，经桥式整流模块DS1整流，C4滤波，在C4两端得到300V左右的直流电压。RV1为压敏电阻器，起过过压保护作用。RT1为NTC80，该元件是一个具有负温度系数性能的热敏电阻器，在电路中起到在开机瞬间限流的作用。

2.启动与振荡

开机后，经整流滤波器得到的300V电压分为两路：一路经过开关变压器B1初级绕组①-②绕组直接送至开关管Q1的漏极D。另外一路通过启动电阻R4送到U1（UC3842）的⑦端为U1供电，使U1内部振荡电路得到电源开始工作，U1⑥脚输出开关激励脉冲使Q1进入开关状态，变压器B1初级绕组①-②绕组中便有高频脉冲电流流过，开关变压器③-④绕组也会产生一个高频感应电压，该交变电压经D2整流、C11滤波后得到约18V左右的直流电压，送到U1的供电端⑦脚，在正常工作后替代由300V经启动电阻R4送来的启动电压，为U1内部电路提供工作电源，使开关电源能够稳定工作。同时开关变压器B1次级⑤-⑥绕组也将感应出相应的交变电压。

3.稳压电路

该电源稳压电路由U2（TL431）和P1（PC817）及相关元器件组成。其稳压过程如下：

当由于某种原因引起输出电压升高时，稳压取样电阻R25与R26中点电压也相应升高，从而使U2的参考极R端电压也相应升高，这样就导致U2的阴极K端电压下降。此时光电耦合器P1内部光电二极管亮度增强，光电转换后使P1内部光电三极管导通状态发生变化，U1的①脚电压成比例下降，经过U1①脚连接内部的电流检测比较器反相端去控制脉宽锁存器，进而控制U1内部振荡器输出驱动脉冲宽度，经U1的⑥脚送至开关管Q1的栅极，改变其工作状态，缩短导通时间。开关变压器B1初级绕组①-②绕组的高频脉冲电流减少，其次级⑤-⑥绕组中的感应电压也相应的降低至额定值，起到稳定电压的作用。

如果输出电压由于某种原因降低时，其稳压过程与上述过程相反。

4.保护电路

该电源中，R3、C3、D1、R2、C23组成了双尖峰脉冲电压吸收回路，主要用于吸收由于变压器漏感而产生的尖峰脉冲电压，以达到保护开关管Q1的D-S极间不被过高的反峰电压击穿损坏。

R8、R11与U1的③脚内部电路组成了开关管过流保护电路，当开关管Q1的D-S极间电流异常增大时，取样电阻R8两端电压升高，该电压经R11送至U1的③脚电流检测端，③脚连接内部的电流检测比较器同相端去控制脉宽锁存器，减小驱动脉冲的宽度，使电源处于间歇状态，当③脚电压达到1V时，UC3842将切断驱动脉冲输出，开关电源停振，以保证开关管Q1的安全。

R13、R17、C12、R15、Q2、Q3、U1的③脚内电路组成了软启动电路，其工作过程为：开机后，+300V电源经R4使U1启动工作，U1的⑧脚输出5V电压通过R13、R17为C12充电，充电前C12正端为低电平，Q2、Q3导通，U1的⑧输出的5V电压经Q2、Q3的c-e结加至U1的③脚，使U1不输出驱动脉冲，当经过一段时间后，C12充电完毕，正端变为高电平，Q2、Q3截止，U1的③脚变成低电位，U1输出驱动脉冲，开关电源开始正常工作。其软启动时间取决于R13、R17、C12的充放电时间常数。

三、检修思路与方法

1.无输出电压

无输出电压应先检查保险管F是否熔断。如熔断，应检查压敏电阻器RV1，整流桥DS1，开关管Q1以及C4等相关元件。如果F完好，则应检查测量C4两端+300V电压是否正常，无+300V电压故障教易判断排除。+300V电压正常，应着重检查启动电阻R4是否变大或断路，R18、D2是否损坏，R8阻值增大也会造成该类故障。U1的⑦脚17V和U1的⑧脚5V两个电压是很重要的监测点。U1的⑦脚电压低于10V一般为U1内部电路损坏，Q1击穿损坏后也会导致损坏U1，R8则更无法幸免，R8与R7为易损元件。

2.输出电压偏离正常值

该类故障多是稳压电源电路相关元件故障造成的，在断电情况下。可对稳压电路中取样电阻R25、R26电压调节电位器RP1、U2、P1等相关联元件进行检测。U2、P1用替换法，参阅图3中的参数表实测数据，一般即可排除故障。

四、故障检修实例

1.无电压输出

检修：开盖检查，发现压敏电阻器RV1爆裂，F1熔断，将上述元件换新后，在路测量电路无短路现象，断开负载加电试机，24V输出正常，加负载开机正常，故障修复。

分析：压敏电阻器的电阻体材料是半导体，它的主要作用可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。在开关电源中，其作用是用于吸收周期出现的连续脉冲群。由于器件本身的老化特性或者外电冲击电压的作用，会导致阻值下降，使电源接近短路状态，导致电流增大，保险管F熔断。

2.输出电压时有时无，输出电源指示灯S1闪烁

检修：断开负载后故障表现依旧，测试C4正端+300V正常，U1的⑦脚电压在10V～15V之间变化，断电测量发现R18开路损坏，换新元件后试机正常，加负载开机工作正常，故障修复。

分析：R18是保证U1的供电的一个重要器件，其作用参见电路原理的启动与振荡，由于其阻值小，电流持续，容易损坏，建议更换功率高一个量级的器件。

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