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    時間:2017-12-14 14:43

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    從頭到腳解說開關電源設計的各項指標、概念和定義

    2016-12-09 09:58 來源:嵌入式硬件開發

    原標題:從頭到腳解說開關電源設計的各項指標、概念和定義

    一. 描述輸入電壓影響輸出電壓的幾個指標形式

    1. 絕對穩壓系數

    A.絕對穩壓系數:表示負載不變時,穩壓電源輸出直流變化量△U0 與輸入電網變化量△Ui 之比。即:K= U0/ Ui 。

    B.相對穩壓系數:表示負載不變時,穩壓器輸出直流電壓 Uo 的相對變化量△Uo 與輸出電網 Ui 的相對變化量△Ui之比。即:S= Uo/Uo / Ui/Ui

    2. 電網調整率

    它表示輸入電網電壓由額定值變化±10%時,穩壓電源輸出電壓的相對變化量,有時也以絕對值表示。

    3. 電壓穩定度

    負載電流保持為額定范圍內的任何值,輸入電壓在規定的范圍內變化所引起的輸出電壓相對變化△Uo/Uo(百分值),稱為穩壓器的電壓穩定度。

    二. 負載對輸出電壓影響的幾種指標形式

    1. 負載調整率(也稱電流調整率)

    在額定電網電壓下,負載電流從零變化到最大時,輸出電壓的最大相對變化量,常用百分數表示,有時也用絕對變化量表示。

    2. 輸出電阻(也稱等效內阻或內阻)

    在額定電網電壓下,由于負載電流變化△IL 引起輸出電壓變化△Uo,目前中性點非直接接地方式可分為:經消弧線圈接地、經高電阻接地、經小電阻接地等方式,各種方式的特點如下:2.1消弧線圈接地消弧線圈又稱消弧電抗器或接地故障補償裝置,當系統發生單相接地故障時,消弧線圈產生的電感電流可以補償相應的單相接地電容電流,使接地點電弧容易熄滅,防止弧光重燃,減少了間歇性電弧的產生,降低了電網絕緣閃絡接地故障電流的建弧率,抑制了弧光過電壓,避免長時間燃弧使單相故障發展為兩相或多相故障,同時單相金屬性接地故障時,健全相可以繼續運行2h,提高供電可靠性。 廣州變壓器回收全控交流電子開關驅動與保護原理圖(b)丨lev母線無功電流變化曲線5實驗結果根據所給的VSG結構框圖搭建了實驗電路。 ,是整個系統的信號處理與控制核心,通過串口接收上位機的控制信號并檢測負載電流的方向信號,確定調用四步換流程序,實現對全控交流電子開關的換流控制;⑤PC機,提供一個可視化的操作環境,可顯示故障信息,發送產生電壓暫降、電壓中斷和不規則波形等控制信息給DSP.載流號負電信VSG結構框四步換流策略四步換流策略是矩陣式變換器中提出的對全控型交流電子開關安全的換流方法。處于換流期間的開關管必須滿足:①同一時刻不能有導致輸入端短路的開關組合出現,否則將引起輸入端短 配電柜回收,則輸出電阻為Ro=| Uo/ IL| 歐。

    三. 紋波電壓的幾個指標形式

    1. 最大紋波電壓

    在額定輸出電壓和負載電流下,輸出電壓的紋波(包括噪聲)的絕對值的大小,通常以峰峰值或有效值表示。

    2. 紋波系數 Y(%)

    在額定負載電流下,輸出紋波電壓的有效值Urms與輸出直流電壓Uo之比,即:y=Umrs/Uo x100%

    3. 紋波電壓抑制比

    在規定的紋波頻率(例如 50HZ)下,輸出電壓中的紋波電壓 Ui~與輸出電壓中的紋波電壓 Uo~之比,即:紋波電壓抑制比=Ui~/Uo~ 。

    這里聲明一下:噪聲不同于紋波。紋波是出現在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關頻率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的 0.5%以下;噪聲是出現在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的 1%左右。紋波噪聲是二者的合成,廣州變壓器回收,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在輸出電壓的 2%以下。

    四. 沖擊電流

    沖擊電流是指輸入電壓按規定時間間隔接通或斷開時,輸入電流達到穩定狀態前所通過的最大瞬間電流。一般是 20A~30A。

    五. 過流保護

    是一種電源負載保護功能,以避免發生包括輸出端子上的短路在內的過負載輸出電流對電源和負載的損壞。過流的給定值一般是額定電流的 110%~130%。

    六. 過壓保護

    是一種對端子間過大電壓進行負載保護的功能。一般規定為輸出電壓的 130%~150%。

    七. 輸出欠壓保護

    當輸出電壓在標準值以下時,檢測輸出電壓下降或為保護負載及防止誤操作而停止電源并發出報警信號,多為輸出電壓的 80%~30%左右。

    八. 過熱保護

    在電源內部發生異?;蛞蚴褂貌划敹闺娫礈厣瑯藭r停止電源的工作并發出報警信號。

    九. 溫度漂移和溫度系數

    溫度漂移:環境溫度的變化影響元器件的參數的變化,從而引起穩壓器輸出電壓變化。常用溫度系數表示溫度漂移的大小。絕對溫度系數:溫度變化1℃引起輸出電壓值的變化△UoT,單位是 V/℃或毫伏每攝氏度。相對溫度系數:溫度變化1℃引起輸出電壓相對變化△UoT/Uo,單位是 V/℃。

    十. 漂移

    穩壓器在輸入電壓、負載電流和環境溫度保持一定的情況下,元件參數的穩定性也會造成輸出電壓的變化,慢變化叫漂移,快變化叫噪聲,介于兩者之間叫起伏。

    表示漂移的方法有兩種:

    1. 在指定的時間內輸出電壓值的變化△Uot。

    2. 在指定時間內輸出電壓的相對變化△Uot/Uo。

    考察漂移的時間可以定為 1 分鐘、10 分鐘、1 小時、8 小時或更長。只在精度較高的穩壓器中,才有溫度系數和溫漂兩項指標。

    十一. 響應時間

    是指負載電流突然變化時,穩壓器的輸出電壓從開始變化到達新的穩定值的一段調整時間。在直流穩壓器中,則是用在矩形波負載電流時的輸出電壓波形來表示這個特性,稱為過度特性。

    十二. 失真

    這是交流穩壓器特有的。是指輸出波形不是正 波形,產生波形畸變,稱為畸變。

    十三. 噪聲

    按 30HZ~18kHZ 的可聽頻率規定,這對開關電源的轉換頻率不成問題,但對帶風扇的電源要根據需要加以規定。

    十四.輸入噪聲

    為使開關電源工作保持正常狀態,要根據額定輸入條件,按由允許輸入外并疊加于工業用頻率的脈沖狀電壓(0~peak)制定輸入噪聲指標。一般外加脈沖寬度為 100~800us,外加電壓 1000V。

    十五. 浪涌

    這是在輸入電壓,以 1 分鐘以上的間隔按規定次數加一種浪涌電壓,以避免發生絕緣破壞、閃絡、電弧等異?,F象。通信設備等規定的數值為數千伏,一般為 1200V。

    十六. 靜電噪聲

    指在額定輸入條件下,外加到電源框體的任意部分時,全輸出電路能保持正常工作狀態的一種重復脈沖狀的靜電。一般保證 5~10KV 以內。

    十七. 穩定度

    允許使用條件下,輸出電壓最大相對變化△Uo/Uo 。

    十八. 電氣安全要求(GB 4943-90)

    1. 電源結構的安全要求

    1) 空間要求。UL、CSA、VDE 安全規范強調了在帶電部分之間和帶電部分與非帶電金屬部分之間的表面、空間的距離要求。UL、CSA 要求:極間電壓大于等于 250VAC 的高壓導體之間,以及高壓導體與非帶電金屬部分之間(這里不包括導線間),無論在表面間還是在空間,均應有 0.1 英寸的距離;VDE 要求交流線之間有 3mm 的徐變或2mm 的凈空隙;IEC 要求:交流線間有 3mm 的凈空間隙及在交流線與接地導體間的 4mm 的凈空間隙。另外,VDE、IEC 要求在電源的輸出和輸入之間,至少有 8mm 的空間間距。

    2) 電介質實驗測試方法(打高壓:輸入與輸出、輸入和地、輸入 AC 兩級之間)。

    3) 漏電流測量。漏電流是流經輸入側地線的電流,在開關電源中主要是通過靜噪濾波器的旁路電容器泄露電流。UL、CSA 均要求暴露的不帶電的金屬部分均應與大地相接,漏電流測量是通過將這些部分與大地之間接一個 1.5K歐的電阻,其漏電流應該不大于 5 毫安。VDE 允許:用 1.5K 歐的電阻與 150nP 電容并接。并施加 1.06 倍額定使用電壓,對數據回收設備,漏電流應不大于 3.5 毫安。一般是 1 毫安左右。

    4) 絕緣電阻測試。

    VDE 要求:輸入和低電壓輸出電路之間應有 7M 歐的電阻,在可接觸到的金屬部分和輸入之間,應有 2M 歐的電阻或加 500V 直流電壓持續 1 分鐘。

    5) 印制電路板要求。要求是 UL 認證的 94V-2 材料或比此更好的材料。

    2. 對電源變壓器結構的安全要求

    1) 變壓器的絕緣。變壓器的繞組使用的銅線應為漆包線,其他金屬部分應涂有瓷、漆等絕緣物質。

    2) 變壓器的介電強度。在實驗中不應出現絕緣層破裂和飛弧現象。

    3) 變壓器的絕緣電阻。變壓器繞組間的絕緣電阻至少為 10M 歐,在繞組與磁心、骨架、屏蔽層間施加 500 伏直流電壓,持續 1 分鐘,不應出現擊穿、飛弧現象。

    4) 變壓器濕度電阻。變壓器必須在放置于潮濕的環境之后,立即進行絕緣電阻和介電強度實驗,并滿足要求。潮濕環境一般是:相對濕度為 92%(公差為 2%),溫度穩定在 20 到 30 攝氏度之間,誤差允許 1%,需在內放置至少48 小時之后,立即進行上述實驗。此時變壓器的本身溫度不應該較進入潮濕環境之前測試高出 4 攝氏度。

    5) VDE 關于變壓器溫度特性的要求。

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