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开关电源工作原理

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开关电源工作原理

开关电源工作原理范文第1篇

关键词:液晶显示器; 开关电源; 工作原理; 检修实例

Abstract: this paper of LCD switching power supply work principle, the breakdown maintenance is expounded, etc., the paper SG6841 chip switching power supply/repair process. In line with the use of modern instruments, the comprehensive analysis and value method of repair skills concept, the reference of various kinds of liquid crystal displays of switch power supply difficult-disease maintenance examples, this paper summarizes the accumulate experience, and extrapolate, on fast rule out circuit fault put forward new methods, liquid crystal display overhaul of switch power supply work efficient and accurate.

Keywords: LCD monitor; Switch power source; Working principle; Maintenance example

中图分类号:TN141文献标识码: A 文章编号:

开关电源是现时电子产品广泛使用的一种电源电路,它具有效率高、体积小、保护功能强大和抗干扰能力强等特点,液晶显示器电源几乎全使用开关电源方式。它的作用是把交流220V电压转换成液晶显示器工作所需的各种不同的直流电压,直流电压精度和稳定性将会影响显示器的正常工作。

液晶显示器开关电源与传统CRT显示器开关电源工作原理大同小异,但电路结构和特点有区别。早期的PWM 芯片大多采用UC384X系列(如UC3842、UC3843),因新产品体积越来越小及环保和安规要求越来越严格,出现了384XG及684X等具有Green Function的IC。Green Function为环保功能的意思,要求是在满载70W以下的电源产品,当负载没有输出功率的情况下,输入电源正常供应时电路消耗功率必需小于1W以下。

液晶显示器电源电路形式多样,所用控制芯片各具特点。下面以使用广泛的SG6841芯片的开关电源为例,介绍其工作原理、阐述其故障排除方法。

一、SG6841芯片的工作原理

SG6841是一款高性能固定频率电流模式控制芯片,属于电流型单端PWM调制器,具有性能优良、价格低廉等优点,可精确控制占空比,拥有低待机功耗和众多保护功能。但其控制电路和保护电路比较复杂, 在实际应用中容易发生故障,各部分电路互相牵连,给检修故障带来一定的难度。SG6841内部结构如图1所示,引脚功能见表1。

图 1 SG6841内部结构电路图

表 1SG6841引 脚 功 能

脚号 名称 功 能 典型电压值( V )

1 GND 接地端 0

2 FB 反馈端,控制PWM占空比 1.8

3 VIN 启动电流输入,提供一开始电压 20

4 RI PWM频率设定,外接电阻可改变PWM频率 1.3

5 RT 温度和过压保护端,外接保护检测回路 4.7

6 SENSE 过流保护端,超过阀值时芯片停止输出 0

7 VDD 电源端 (工作电压) 17.5

8 GATE PWM驱动脉冲输出端,图腾柱式输出 1.5

由SG6841构成的典型电路如图2所示,该图是优派 VE710S/B 液晶显示器电源电路。在实际使用中,SG6841容易被静电损坏,维修时应引起重视。

1.启动过程

输入220V交流电经保险F901、负温度系数热敏电阻NR901、互感滤波器L902后,再经BD901整流、C905滤波,在C905端形成300V左右的直流电压。电压由R906、R907送至SG6841的3脚,由于3脚外部接有VD904、VZD905等元件,故3脚电压最高能达到20V左右。3脚电压经内部电阻对7脚外接电容C907、C908充电,使7脚电压上升,当7脚电压达到16V时,内部电路启动,从8脚输出驱动脉冲,开关管VT903进入开关工作状态。启动后,变压器L2绕组的脉冲电压经R908限流、VD902整流,C907、C908滤波后,得到12V直流电压供给7脚作为SG6841供电电压。

SG6841具备绿色工作模式,振荡频率随输出功率增大而增大,最后达到设置值。在待机时由于轻载运行,内部控制器会使振荡器振荡频率较低,工作于绿色模式,功耗在0.5W左右。开机时负载增加,此时振荡频率提高至设置值。两种状态之间转换依靠2 脚、6脚电压和内部电路来完成。

2.输出电压

电路工作后,变压器L1绕组上产生脉冲电压,次级绕组感应出脉冲电压。L4绕组上脉冲电压经VD912整流,C925、L904、C926滤波后,得到+5V的直流电压,该电压分成两路经接插件CN102送至主板供电。L3绕组与L4绕组串联后输出脉冲电压经VD910整流,C922、L903、C924滤波后,得到+12V直流电压,分别给逆变器和主板供电。

3.稳压过程

稳压主取样点设在+5V输出端,辅助取样点设在+12V输出端。当电压上升或者负载变轻等引起各路输出电压上升时,+5V电压上升,经R925、R926分压后,送至IC903(THL431)控制脚的电压上升,使得IC902 内部发光二极管发光增强,光电三极管内阻变小,SG6841的2脚电压下降, 8脚输出脉冲宽度变窄,VT903饱和时间缩短,电源输出电压下降,通过调整开关脉冲占空比来实现稳压控制,当电源各路输出电压下降时,稳压过程与上述相反。

当+12V和+5V分别超过12.2V和5.1V时,VZD902、VZD903导通,通过R927送到IC903控制端,同样使得输出电压降低。由于采用双取样回路,稳压回路的调节力度加强,提高稳压精度。

4.保护电路

开关电源工作原理范文第2篇

关键词:辅导员;研究生;精细化管理

中图分类号:G647 ?摇文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)14-0213-02

精细化管理并不是新词,它源于发达国家的企业管理,是指社会分工以及服务质量的精细化。它将常规管理引向深入的基本思想和管理模式,是一种以最大限度地减少管理所占用的资源和降低管理成本为主要目标的管理方式。伴随着高等教育的全面快速发展,研究生招生规模日益扩大,与学生切身利益相关的新情况新问题不断涌现,以往粗放式管理模式已无法满足辅导员针对学生的管理需求,贯彻理念、明确责任、重视过程、完善制度、加强监督成为研究生辅导员共同的心声,也是高校学生工作的当务之急。

一、辅导员开展研究生精细化管理中的主要问题

1.研究生班级及党支部建设方面。研究生招生规模取决于导师人数配置,目前高校大多为综合性大学,专业导师人数差异导致各专业研究生人数、质量相差很大,学校弱势学科的研究生寥寥无几,而学校重点学科的研究生济济一堂,出类拔萃。班级和党支部建设是辅导员开展研究生管理工作的前提和基础。研究生生源高校不同导致入党材料规范不一,很多学生在本科阶段被推选为入党积极分子,证明材料不齐全导致其积极分子身份存在争议。

2.研究生参与课外学术活动及文体活动方面。高校的课外学术活动主要以学科竞赛、学术讲座为主。学科竞赛需学生投入大量精力且获奖结果未知性较大,学生参与度普遍不高。以笔者所带研究生为例,学生在研一时参与度不足10%,主要以挑战杯、数模、英语竞赛为主。学校每年都会请大量的专家来学校做学术讲座,学生处为保证出席人数,得向各学院摊派参会人数。各学院举办的讲座也是需各班级摊派。研究生参与文体活动积极性不高导致对学生生活习惯及性格影响较大,易引发其他心理问题等。

3.研究生的综合测评及奖学金分配方面。研究生综合测评细则不够完善。研究生的奖学金往往与综合测评排名挂钩,综合测评中争议最大的是德、智、体的加分部分,虽然学校有统一的研究生手册规定,但往往有一些加分个例不在条款规定之内,处于尴尬的地位。基础奖学金分配方面,学校方面只会按照学术型和专业型人数的比例给各学院分总人数,而在学院层面,根据班级的建立标准不同,综合测评的排名有的建立在班级,有的建立在专业方向,需再次细分名额,辅导员需制定符合本学院的奖学金发放规定。

4.研究生的学术道德教育方面。这是一个永恒的话题,并不是这个时代所特有。就像每个时代每个国家都有小偷的存在一样,研究生学术不端行为一直触动着导师和辅导员的脑神经。目前,学术不端行为在研究生群体中较为普遍,主要表现在论文抄袭、成果剽窃和一稿多投,一旦出现上述情况,将对学生、学校造成恶劣影响。

二、辅导员开展研究生精细化管理工作的几点准备

1.严格要求自己。辅导员是一个良心活,即使现有的考核体系不能完全体现你的工作内容,管理理念也不能简单地定位在学生不出重大事故,而应定位在影响一批人、培养一代人的目标上,至少让你的学生干部在私底下能以你为榜样。事事以身作则,你在学生群体中才能有一定的威信。

2.充分收集整理学生信息。学生的基本信息有很多,但作为管理者,你只需抓住几项重点信息即可,其他录到表格中,需获取时随时可查。通过各种渠道,熟悉所带研究生的学生组成,综合考虑学生类型、特长、本科所在学校、政治面貌、导师所在实验室团队,这些信息对于分班、班干部培养、党支部建设、社团骨干选拔、文体活动组织有至关重要的影响。

3.充分做好管理计划。管理计划要目标清晰、针对性强,主要针对辅导员日常重点工作做好每月的工作计划,包括主题班会思想教育、党团工作干部培养、学生德育文明养成、学生谈话家校联系、宿舍管理文明养成、社团指导科技文化、学生档案班务档案等。工作日志按周记录,周计划完成好,有思考、有建议。

三、辅导员开展研究生精细化管理工作的具体措施

1.按照学生类型及导师所在实验室团队分班。研二阶段,专业型硕士需进工作站学习,单独成立班级和支部可避免重组的麻烦。目前的学术型研究生在研一之后主要是在实验室以做科研为主,不同实验室的同学日常生活中接触较少,若分在一个班,在德育互评打分环节会因为彼此的不熟悉而出现矛盾。这个分班方式的优势在于班级人数少,同学相互之间较为熟悉,有利于班级团结,方便管理;劣势在于做综合测评和分奖学金的时候需做多次后再整合。

2.建立信息传递渠道。建立飞信群、年级和班级公邮。辅导员只参与飞信群和年级公邮的管理。QQ和微信不足以保证信息的及时性,只有飞信能在瞬间将信息传达到每一位同学的手机中,而QQ和微信只有在学生使用该软件时才能接收到。年级公邮用来所有文件形式的通知,同时作为学生信息反馈渠道。注意做好年级公邮的密保措施,保证在密码被篡改的情况下能顺利取回或修改新密码。

3.建立分工明确的干部体系。共设党支书、团支书(兼心理委员)、宣传委员、组织委员、班长、生活委员、文体委员七名干部。每个课目设课代表,由学习委员统一负责,统一管理课堂秩序、作业收发等工作;每个宿舍设宿舍长,班级生活委员负责,制定宿舍内部管理条例,统一管理宿舍卫生、按时归寝等事宜。选送优秀的学生进入学院研究生会工作,为学院服务的同时,负责联络组织各班开展联谊活动,丰富班级活动。制定干部考核体系,详细规定各干部职责分工及考核细则、考核时间。

4.建立研究生参与学术道德教育活动相关规定。思想道德教育成效取决于很多方面,学院层面能做的也就是请相关的专家来做讲座,组织学生开展相应的学习活动以及签订诚信协议书等。除相关的学术不端惩罚规定外,还应制定研究生参与学术道德教育学习活动的规定,从数量上保证学生的参与频率,以多受教育为指导方针,尽最大努力避免研究生出现学术不端行为。

5.加强与研究生导师、学院领导、学校相关部门的联系。研究生导师在很多层面上掌握着每个研究生的生活、学习状况,加强与研究生导师的联系,定期开展研究生导师与辅导员的座谈会可促进研究生精细化管理工作的顺利开展。每个学院有主管研究生工作的领导,在专业硕士进站、分配奖学金等敏感问题上一定要征求学院领导的同意,保证决策有效。在一些不确定的事件上,一定要跟研究生院等学校相关部门沟通,确保责任清晰。总之,研究生辅导员应不断加强理论学习,将精细化管理的理念和方法渗透到研究生教育管理服务工作中,不断探索新措施新方法,努力培养德、智、体、美全面发展的社会主义事业建设者和接班人。

参考文献:

[1]百度百科。

[2]毛剑.精细化管理应用于高校辅导员工作的几点思考[J].教育教学论坛,2012,(30).

开关电源工作原理范文第3篇

关键词:开关电源;原理;原理框图;电路图

电子技术教学中,我们有的教师对开关电源部分内容常常忽视,这与目前生产、生活实际是不符,本文根据自己的教学实践,对开关电源教学谈一些认识。

一、明确开关电源教学的重要性

简单的分类,直流稳压电源有串联型线性直流稳压电源和开关型直流稳压电源。串联型线性直流稳压电源由整流、滤波、稳压等部分组成,稳压部分的调整部分工作在线性状态,学生易理解,掌握串联型线性直流稳压电源的工作原理和进行实际电路分析也是较为容易的。

开关电源(SwitchingMode Power Supply,SMPS)采用“交流直流交流直流”变换技术,是一种组合变流电路,包括由冲击电流限幅、输入滤波器、输入侧整流与滤波、逆变、输出侧整流与滤波等部分组成的主电路,以及控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。开关电源较直流线性稳压电源复杂,但开关电源功耗小,转化率高,且体积和重量只有线性电源的20%―30%,目前它已成为稳压电源的主流产品。因此我们在教学时应重视开关电源这部分内容,不要淡化它。

二、读懂开关电源原理框图

要理解开关电源工作原理,会分析开关电源电路图,那就要读懂开关电源原理框图。下图就是典型的开关直流稳压电源原理框图。

图1 开关直流稳压电源原理框图

(一) 框图组成

框图由主电路、控制电路、检测比较放大电路、辅助电源四大部份组成。

1.主电路。主电路即完成“交流直流交流直流”变换的功能电路部分,由冲击电流限幅、输入滤波器、输入侧整流与滤波、逆变、输出侧整流与滤波等部分组成;冲击电流限幅部分功能:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流;输入滤波器功能: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;输入侧整流与滤波:将电网送来的交流电直接整流滤波为较平滑的直流电;逆变:利用开关调整电路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;输出侧整流与滤波:根据负载需要,将高频交流电进行整流与滤波,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(开关调整电路),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。

(二)开关电源的工作原理

开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件(开关管),开关元件以一定时间间隔重复地接通和断开,在开关元件接通时输入侧整流滤波的直流电通过逆变器(开关管)、输出侧整流滤波电路向负载提供能量,当开关元件断开时,电路中的储能装置(有电感、电容等组成)向负载释放开关接通时所储存的能量,使负载得到连续稳定的能量。

根据开关电源输出的直流电压情况,经过取样进行检测比较放大得到反映输出电压稳定情况的误差信号,将其送入控制电路产生控制信号,控制信号经驱动电路后对逆变器的开关元件的占空比(导通时间与周期之比)进行控制,这样传到输出端的能量得到调整,即调整输出电压使其稳定。

三、读懂开关电源电路图

读开关电源电路图,不要急于弄清某一元器件的作用,要按一定顺序逐步进行。首先,找到来自电网的交流电位置(即“信号”入口,)和直流稳压电源稳定电压输出位置(“信号”出口);其次,找到开关电源电路的主电路(“主信号”电路,正向电路),它由冲击电流限幅、输入滤波器、输入侧整流与滤波、逆变、输出侧整流与滤波等部分组成;找到反馈控制电路,它由取样比较放大、时钟振荡电路、脉宽(脉频)调制电路、驱动电路等组成;最后对开关稳压电源的主电路和反馈控制电路的各组成部分进行分析,分析出各部分的功能和作用,具体到每一个元器件的功能和作用;完成以上分析后,引导学生再回头体会开关稳压电源的原理,会有更深刻的理解。

目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用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。作为电子技术的教学专业人员,有必要将开关电源这部分教学内容向学生讲清楚,讲明白。

参考文献:

[1]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].机械工业出版社.2009.

开关电源工作原理范文第4篇

关键词:医疗器械;开关电源;故障;维修

进行医疗器械维修是医院管理工作中的一项重要内容,通常情况下,维修方式主要有两种,一是承包给生产厂家进行维修,一是承包给其他的维修公司。医院的相关管理人员很少自主进行维修,出现这种现象的原因主要可以从以下两个方面来进行分析:第一,医院的设备维修人员对于医疗设备的基本特点和性能熟悉程度不够,即使想进行维修也没有能力。第二,医疗设备在运行的过程中,由于对于电源的选择没有符合相关的标准,因此,相关的维修人员无从下手,面对医疗机械故障无能为力。可见,电源在医疗器械的维修过程中的重要性不言而喻。

1 电源概述

随着科学技术的飞速发展,在医院治疗工作中,越来越多的高新、精密、尖端的医疗器械被广泛的使用。但是不论是如何高端和先进的医疗机械,或者是它的功能有多么的强大、构成是多么的复杂,其在工作中都离不开电源这一基础原件,电源的存在可谓是任何一个医疗器械中都不可缺少的。现代开关电源有两种:一种是直流开关电源;另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源,其功能是将电能质量较差的原生态电源(粗电),如市电电源或蓄电池电源,转换成满足设备要求的质量较高的直流电压(精电)。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说,直流开关电源的分类与DC/DC转换器的分类是基本相同的,DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。

1.1电源的概念

所谓的电源就是使得医疗器械得以正常运行的最重要器件,其作用和人体的大脑同等重要。而且电源作用的发挥与机械设备的类别、功能以及作用等毫无关系。通常情况下,电源设备以220V交流电为主,可以为各种机械设备以及电子电气设备提供电能的重要装置。在医疗机械设备维修的过程中,电源也是较为关键的因素,因此,相关的维修人员应该对电源的形态以及基本工作原理进行掌握。

1.2电源的作用

电源是各类电气设备得以正常运行的基础和前提,同时也是保证设备运行安全的关键因素。在具体的机械运行工作中,电源的主导性地位不可动摇。电源质量的高低直接影响着机械设备运行的效率,尤其是医院的医疗器械等设备。为了促进医疗事业的发展,对于医疗器械的要求也相对较高,同时期先进性和尖端性也相对较为突出,主要是应用先进的计算机技术来对其进行控制和调节。因此,在具体的应用中,所用的电源主要为DC/DC开关电源。这种电源在工作中会出现波动的现象,因此,相关的工作人员需要将其控制在可接受的范围内,另外通过对导通的长度进行调整以及开关的切换方式来对保证正常电压的输出。开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在安防监控,节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

2 电源在医疗器械中的应用分析

随着现如今社会经济的不断发展,我国的医疗事业也得到了较快的发展,其中医疗器械是较为关键的因素。同时,医疗器械的更新和完善也对电源提出了较高的要求,在各种医疗器械运行的过程中,电源的应用情况可以从以下几个方面来进行具体地分析:

2.1开关电源的工作原理

第一,开关电源方框图。单端即控制芯片1DP227Y,只有1个脉宽调信号功率输出端。TOP227Y是美国PI公司推出的TOPSwicth-Ⅱ系列芯片。它集脉冲信号控制电路和功率开关器件MOSEFT于一体。该开关电源具有高集成度、最简电路、最佳性能指标、输入电压和频率范围宽、功耗低、电源效率高、低电磁干扰(EMI)、无须调试、无工频变压器等特点。交流电源在220V的时候经过电源全齐整流波率其电路之后分为两路输出,其中一路经高频变压器部分变换后,经两个二次整流滤波器分别送到光耦合器隔离部分和输出直流24v电压给负载;另一路送到TOP227Y控制开关。

第二,工作原理分析。通过相关的调查可知,在各大医院中,医疗设备所运用的电源主要是以高频变压器为主,同时要在进行设备安装之前,要对所用变压器的最大存储量以及其隔离功能等进行分析和研究,主要是为了保证电源能够进行顺利地工作。在对变压器进行研究的过程中,要对初级绕组和刺激绕组以及反馈绕组等进行严格地控制。之后需要做好归纳工作,实现现有技术和缘由的技术形成相反的状态,保证工作的科学性和可靠性。需要注意的是,当设备进行电力导通的时候,电能会发生转变,主要以磁场的形式进行存储。当设备停止工作时,电能就会从初级绕组传递到次级绕组中。在这一过程中,这一技术和电流之间都出现了明显的变化。这就是电源的整个工作原理,相关的工作人员需要对这一过程进行了解,才能在维修的过程中做到胸有成竹。

2.2 电源故障及检修实例

2.2.1故障显现

电源在运行的过程中出现故障的问题较为常见,因此需要对其加强重视。通常情况下,在设备开启的时候,电源的供电状态以及电压电流的运行状态都处于正常状态。此时,对液晶屏的背光系统进行检测,得到相应的电压值的数据信息为+18V左右,属于正常状态。但是,在机械设备工作30分钟左后之后,机械就会出现不断重启的现象,在这一过程中,工作人员无法对其进行维修和处理,大约20分钟之后,液晶屏会暗下来。这就是电源出现故障问题的最要现象。

2.2.2故障排查

测得电源供电+12v降为+1.9v,+5V降为0.2V、-12v降为-2v,而升压板开关信号端电压降为0v。且发现升压板,温度很高.仔细检查主板等电路和元件未发现明显损坏现象,据此判断是液晶屏背光系统升压板的问题。此升压板是一个塑封模块,维修时,采用国产的SF-02S02双灯升压板替换电路图,然后用绝缘强度较高的材料把接线包扎好,再把升压板固定在原机直流电池盒里,开机工作正常。

3 结论

总之,电源在医疗器械中有着不可动摇的地位,在医疗器械的维修工作中也发挥着至关重要的作用。因此,在工作中,我们必须要充分了解电源的工作原理,特别是对开关电源进行深入分析。与此同时,在工作中更不能忽视平时的保养和维护工作,在实际工作中要做好故障的检修,遵循看、听、闻、摸的工作要求,精心和仔细的检查设备故障问题,保证设备的正常、良好运行。

参考文献

[1]范开洲.医疗设备开关电源维修技术的探讨[J].中国医疗设备,2011(7).

开关电源工作原理范文第5篇

1 开关电源的发展过程

开关电源是利用现代电力电子技术,采用功率半导体器件作为开关,通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率(占空比),调整输出电压,维持输出稳定的一种电源。早在20世纪80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机电源换代,进入90年代开关电源已广泛应用在各种电子、电器设备,程控交换机、通讯、电力检测设备电源和控制设备电源之中。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比,两者的成本都随着输出功率的增加而增长,但两者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新,使的开关电源技术也不断的创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,从而为开关电源提供了广阔的发展空间。

开关电源高频化使其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源更进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

2 开关电源技术的发展趋势

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。电力电子技术的不断创新,开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献。

3 开关电源的分类

随着电力电子器件和开关变频技术几乎同步开发的前提下,两者相互促进与推动,开关电源每年以超过两位数字的增长率,向轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源科分为AC/DC和DC/DC两大类。DC/DC变换器现已实现模块化、成熟化和标准化。但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。

3.1 DC/DC变换

DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有:脉宽调制方式(Ts不变,改变ton)和频率调制方式(ton不变,改变Ts)两种。前者较为通用,后者容易产生干扰。其具体电路有Buck电路(降压斩波器,其输出平均小于输入电压,极性相同)、Boost电路(升压斩波器,其输出平均电压大于输入电压,极性相同)、Buck—Boost电路(降压或升压斩波器,电感传输方式。其输出平均电压大于或小于输出电压,极性相反)和Cuk电路(降压或升压斩波器,电容传输方式。其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反)四种。

当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。美国VICOR公司设计制造得多种ECI软开关DC/DC变换器,最大输出功率有300W、600W、800W等,相应得功率密度为(6.2、10、17)W/cm3,效率为(80—90)%。日本NemicLambda公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模块RM系列,其开关频率为200—300KHz,功率密度已达27W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。

3.2 AC/DC变换器

AC/DC变换器是将交流电压变换成直流电压,其功率流向可以是双向的功率六由电源流向负载的称为“整流”,功率六有负载返向电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的,同时因遇到安全标准,(如UL、CCE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制AC/DC电源体积的小型化,另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题难度加大,也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求,由于同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作效率达到一定的满意程度。

AC/DC变换按电路的接线方式右分为,半波电路、全波电路。按电源相数可分为,单相。按电路工袋子和象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。转贴于 4.开关式稳压电源的工作原理

4.1开关式稳压电源的基本工作原理

开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种。调宽式开关稳压电源在实际开发和应用的中使用得较多,因此,就以调宽式开关稳压电源为例说明其基本工作原理:调宽式开关稳压电源的基本原理可参见图1。对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U当Um与T不变时,直流平均电压Uo与脉冲宽度T1成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,即可达到稳定电压的目的。

Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。

4.2 开关式稳压电源的原理电路

开关式稳压电源的基本电路框图如图2所示。交流电压经整流、滤波电路整流滤波后,输出一个含有一定脉动成份的直流电压,再经高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路组成(目前已集成化)。主要起控制高频开关元件的开关时间比,即脉冲宽度的占空比,以达到稳定输出电压的目的。开关电源的典型电路主要有单端反激式开关电源、单端正激式开关电源、自激式开关稳压电源、推挽式开关电源、降压式开关电源、升压式开关电源、反转式开关电源。

5 开关电源在医学仪器中的应用

近二十年来,开关电源已广泛应用在心电图机、超声诊断仪和CT等医疗仪器设备之中。本文以美国GE公司专门为CT机设计的CT MAX640型脉宽调制开关稳压电源为例加以介绍。该电源由软启动控制电路、220/110V自动识别电路、晶体管开关电路(辅助电源)、脉宽调制(PWM)、驱动电路等部分组成。

5.1软启动控制电路

由TR104、TRC101、THF101、R113、R114、R116等组成。开机瞬间TRC101截止,电流流过THF101、限流电阻R113、R114,辅助开关电源开始接入直流300V时,光电耦合器PC101导通。同时,振荡波形经T101耦合,D106整流、C128滤波,输出一直流电压,TR104饱和导通。当R116上的直流压降达到可控硅TEC101触发电压时而导通,此时THF101、R113、R114失去作用,从而实现了启动时减少整流桥和滤波电容冲击电流的作用,即软启动

5.2 自动识别电路

由IC101、TRC102、TR101、SS102、R101、R112等组成。当输入220V交流电时,TRC102截止,220V经硅桥SS101整流,滤波后输出A、B两组电压,TR103集电极输出300V直流电压;当输入110V交流电压时,IC1013脚的输出电压使可控硅TRC102导通,K点与硅桥的110V输入端相连接,再经倍压整流电路(SS101、C109-112、R120、R121)输出300V直流电压。为辅助开关电源及脉宽调制驱动电路供电。

5.3 晶体管开关电路又称辅助电源

由TR103、T101、TR102等组成。由T1015、6脚耦合过来的交变信号,经D108整流、C127滤波后输出C、X正压,为脉宽调制电路、风扇检测电路、+5V误差放大负反馈控制电路供电。