毕业论文之隔离式开关电源
序 言
可以说，有电器的地方就有电源。所有的电子设备都离不开可靠的电源为其供电。随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。取而代之的是隔离式开关型稳压电源,它的优越性表现在:小型化、重量轻、体积小、功耗小、稳压范围宽、安全可靠、效率高。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。它可以使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
在电子技术不断发展的今天，直流稳压电源的应用领域非常广泛。大多数电子设备的直流供电方法都是将交流电源经过整流、滤波、变压、稳压等变换为所需的直流电压，也就是说,它可以为各种电路器件提供符合一定技术指标的直流电源。
由于开关电源体积小、重量轻、变换效率高。因此，广泛应用于计算机、通信设备、控制装置及家用电器等电子设备中.电源是电子设备的核心，其质量的好坏直接影响整个电子设备的可靠性,电子设备的故障60%来自电源。目前，各国正在努力开发新器件、新材料。进一步提高效率、缩小体积、降低价格，以解决开关电源面临的新课题，即环境适配性，包括噪声与谐波等的电磁适配性，同人类之间的安全适配性等。开关电源主要分为交流/直流（ AC/DC）与直流/直流（DC/DC）两大类。无论是AC/DC还是DC/DC变换器都是朝着模块化方向发展，其特点是：可用模块电源组成分布式电源系统；可以设计成 N+1 冗余电源系统，从而提高可靠性；可以做成插入式，实现热更换，从而在运行中出现故障时，可以高速更换块件，无需技术熟练工人；还可以在电源系统建成后，根据发展需要不断扩充容量；多台模块并联可以实现大功率电源系统等。
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第1章 隔离式开关电源简介
本章对隔离式开关电源的基本知识进行了介绍。主要内容包括：隔离式开关电源的产生与发展方向、开关电源的技术指标以及开关电源的基本类型。
1.1 隔离式开关电源的产生与发展方向
可以说，有电器的地方就有电源。所有的电子设备都离不开可靠的电源为其供电。随着大规模和超大规模集成电路的快速发展，特别是微处理器和半导体存储器的开发利用，孕育了电子系统的新一代产品。显然，那种体积大而笨重的使用工频变压器的线性调节稳压电源已经过时。取而代之的是小型化、重量轻、效率高的隔离式开关电源。
隔离式开关电源的核心是一种高频电源变换电路。它使交流电源高效率地产生一路或多路经调整的稳定直流电压。
在电子技术特别是计算机技术发展的今天，直流稳压电源的应用领域非常广泛，它是各种电子设备所不可缺少的重要组成部分。稳压电源就像人体的心脏，它在电子设备中能不断的为各种电路器件提供符合一定技术指标的直流电源。
开关电源体积小、重量轻、变换效率高。因此，广泛应用于计算机、通信设备、控制装置及家用电器等电子设备中。目前，各国正在努力开发新器件、新材料以及改进装连方法，进一步提高效率、缩小体积、降低价格，以解决开关电源面临的新课题，即环境适配性，包括噪声与谐波等的电磁适配性，同人类之间的安全适配性等。开关电源主要分为交流/直流（ AC/DC）与直流/直流（DC/DC）两大类。无论是 AC/DC还是DC/DC变换器都是朝着模块化方向发展，其特点是：可用模块电源组成分布式电源系统；可以设计成 N+1 冗余电源系统，从而提高可靠性；可以做成插入式，实现热更换，从而在运行中出现故障时，可以高速更换块件，无需技术熟练工人；还可以在电源系统建成后，根据发展需要不断扩充容量；多台模块并联可以实现大功率电源系统等。
隔离式开关电源发展方向：
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1) 输入电压通用 2) 要求附加备用电池 3) 扩大电压输出范围 4) 提高输入侧功率因子
5) 普遍要求安全，具有过压保护功能以及抗电磁干扰等
6) 分布式结构增多，高频化和高频功率密度化，高可靠性以及低噪声
1.2 隔离式开关电源的技术指标
作为电子设备电源的要求是轻、薄、小和省电，而开关电源具有这些特点。因此，它在电子设备中应用越来越广泛，但电源的要求随电子设备不同而异，都有不同的技术指标。作为开关电源的技术指标有通用事项，包括电源名称，适用规格等。首先是安全规格，有关开关电源各国都有相应的安全规格，例如：国际规格为 IEC950、IEC65；亚洲为电器用品管理法（日本）；欧洲统一规格为 EN60-950、EN60065 等。
有关EMI的规格：日本为VCC1 1 类、2 类；美国为 FC-CP15J A类,B 类；德国为 VDE0871A类、B类；国际上为CISPR PUB11、PUB12。电器技术指标还有输入与输出条件、附属功能等。机械结构为外形、安装和冷却条件等。环境条件有温度、湿度、振动和冲击等。其它条件有噪声规定、可靠性等。
1、输入技术指标
作为开关电源的技术指标有输入电源相数、额定输入电压及电压的变化范围、频率、额定输入电流等。输入电源一般为单相2线制和单相3线制，还有单相3线制和3相4线制等。输入电源的额定电压因各国或地区不同而异，我国为220V及380V，输入电压的变化范围一般为±10%,加上配线路径及各国的具体情况，输入电压的变化范围多为-15%--+10%。
工作频率为50HZ或60HZ，在频率变化范围不影响开关电源的特性时多半为48HZ─63HZ。
开关电源最大输入电流是表示输入电压为下限值时,输出电压及电流为上限值时的输入电流。额定输入电流是在输入电压及输出电压、电流为额定值时的电流。开关电源的输入平波方式是电容输入方式，有较大的峰值电流，要考虑电流的波峰系数以及功率
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因子的规定。
电压瞬时跌落或瞬时断电时，在额定输出电压与电流条件下规定的输入电压是额定输入电压。瞬时断电有10ms与20ms，若使用时按规定瞬时断电，多数情况下不会有问题。在输入的下限，输出保持时间变得很短，但100%输出时，在较低额定输入条件下，使用上问题也不大。
在规定的时间间隔内对输入电压进行通断时，输出电流达到稳定状态之前流经的最大瞬时电流为冲击电流。对于开关电源是输入电源接同时与其后输出电压上升时流经的电流，这由输入开关的承受能力所限，峰值一般为30A-50A。
一般情况下，当输入电源跌落与瞬时断电时，防止冲击电流的功能不能动作。另外，用热敏电阻只能防止冷激活时的冲击电流，由于每隔几十秒通断时防止功能不能动作，因此，也要规定通断的重复时间。
效率是指输入输出为额定值时，其输出功率与输入有效功率随之比值。效率随输出电压、电流与输出电路及开关方式不同而异，多为70%-80%。并随输入与输出的条件而变化。因此，要注意电子设备的散热条件等。
2、输出技术指标
输出端的直流电压的公称值称为额定输出电压，对于其公称电压规定有精度与纹波系数等。
额定输出电流是指输出端供给负载的最大平均电流。根据电子设备的不同，多数输出电源中某路输出电流增大，另路输出电流就得减小，保持总的输出电流不变。市售的开关电源产品为其使用通用性，多是在初级侧允许功率范围以内增大次级侧各路输出功率。
稳压精度也称为输出电压精度或电压调整率，输出电压变动有多种原因，例如： 1、静态输入电压的变动 2、静态负载的变动 3、初始特性的变动 4、经时特性的变动 5、环境温度的变动 6、动态输入电压的变动 7、动态负载的变动。
输出电压可调范围是指在保证电压稳定的精度条件下，由外部可能调整的输出电压
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范围，一般为±5%或±10%。条件是输入电压的下限时输出电压的最大值，以及输入电压的上限值时输出电压的最小值。若由电子设备的结构决定负载电流时，输出电流的变动范围则是电流变动较小的负载、感性负载等冲击电流较大的脉冲负载的电流变动范围。
纹波是与输出端呈现的输入频率及开关变换频率同步的分量，用峰—峰值表示，一般为输出电压的0.5%以内。噪声是输出端呈现的除纹波以外频率的分量，也用峰—峰值表示，一般为输出电压的1%，也包括与纹波没有明确区分的部分，规定是纹波与噪声总合值，多数场合是规定纹波噪声综合的情况，为输出电压的2%以内。
1.3 隔离式开关电源的基本类型
DC/DC变换器的基本类型如表1-1所示：
变换方式 回扫方式 正向激励方式 推挽方式 半桥式 全桥式 RCC方式 （振铃轭流变换方式） Royer方式 单管式 多管式 多管式 输入输出 隔离 自励式 控制方式 表1-1 隔离式开关电源的分类
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