|
“离线”(direct—off-line)开关电源之所以得名,是因为它直接由交流电源供电,不用体积庞大的50~60Hz低频隔离变压器,而线性电源通常采用这种低频隔离变压器。
尽管各种开关变换技术在电路设计上是很不同的,但它们经过多年的发展,类似的基本功能特性已成为普遍接受的工业标准。
为了满足各个国家或国际的安全标准、电磁兼容性和电源瞬变等强制性要求,业界不得不采用了相对标准化的技术,此技术包括布线、元件布置、噪声滤波设计和瞬变保护技术。谨慎的设计者在进行设计之前会熟悉这些机构的全部要求,很多合理的设计就是由于无法满足安全标准部门的有关标准而导致失败。
不论设计策略和电路如何,在此概括的许多要求对所有开关电源来说都是基本适用的。尽管所有的开关电源功能都趋于相同,但实现这些功能的电路技术是非常不同的。有多种途径满足这些要求,对于特定应用通常会有最好的实现方法。
设计者在决定设计策略之前,必须考虑到标准的所有细节。如果在设计初期没有考虑到系统要求的某些细节,那么这一设计方案将可能完全无效。例如,要获得供电正常与否的指示或信号,要求不论变换器状态如何都要提供辅助电源,否则,如果没能提供辅助电源,则在变换器禁止时,这一设计方案将彻底无效!在设计和开发结束时,要增加一些细微的被忽视的功能已被证明常常是非常困难的。
本文剩余部分将给出常用基本输入和输出功能的概述,这些功能是用户要求的、或是国家或国际标准所规定的。它们将有助于检查或开发最初的技术要求,在进入设计阶段之前都应该考虑到这些内容。
输入瞬变电压保护
当条件满足时,人为和自然放电现象都会在供电线上引起很大的瞬变电压。
电气与电子工程师学会的IEEE 587—1980标准给出了在各种场合对这一现象的调查结果。这些场合被归类为低强度级A,中强度级B和高强度级C。大多数电源都处于低强度级或中强度级的场合,这些场合的电压应力最高可达6000V,而电流应力可达3000A。
在此应力下,通常要求电源保护电源本身和终端设备,为此要采用特殊的保护装置(美)Billings关于交流供电线的浪涌保护。
电磁兼容性
输入滤波器
开关电源供电是有电磁噪声的,为了满足各种国家和国际的射频干扰(RFI)标准中关于传导型噪声的要求,通常在交流供电输入端串联差模和共模噪声滤波器。所要求的噪声滤波器衰减系数取决于电源的大小、运行频率、电源设计、应用和环境。
在家用和办公设备领域,例如个人计算机、显示器等设备实行更为严格的标准,通常会采用美国联邦通信委员会FCC-B类或类似的限制标准。在工业应用上,会采用稍微宽松的FCC-A类标准或类似的限制标准。见(美)Billings开关电源的电磁干扰和电磁兼容EMI/EMC。
用增加滤波器的办法来改进一个设计有缺陷的电源是非常困难的,意识到这一点很重要。在设计的所有阶段都必须考虑使噪声耦合降至最小。(美)Billings开关电源的电磁干扰和电磁兼容EMI/EMC将给出了一些有益的指导。
差模噪声
差模噪声涉及任何两个电源端或输出端之间的高频电磁噪声的分量。例如在火线与中线输入端之间或在正极与负极输出端之间可测到这种噪声。
共模噪声
对电源输入来说,共模噪声是在两条供电线端一起与大地(参考地)公共端之间出现的电磁噪声分量。
对输出来说,因为各种隔离和非隔离连接都可能存在,共模噪声存在的位置就更复杂了。总的来说,输出共模噪声涉及在任何输出端与公共端之间的电磁噪声,这里的公共端一般指机壳或公共输出电流返回线。
某些规范,尤其是用于医疗电子的标准,对在每条电源线与大地(参考地)公共端之间所允许的地回路电流进行了严格的限制。就算在绝缘非常好的情况下,地回路电流通常也能经过滤波电容和漏电电容流入地端。地回路电流的限制对电源和输入滤波电容器大小设计有很大的影响。在任何情况下,不容许在火线与地之间有超过0.01μF的电容,这在许多安全标准中都有规定。
静电屏蔽
高频传导型噪声是沿着电源端或输出端传导的噪声,通常是由接地面或输入与输出电路之间的容性耦合电流产生的。因此,高压开关部件应避免安装在机壳上。若不可避免,应在噪声源和接地面之间安装静电屏蔽,或尽量使其与机壳之间的容性耦合最小。
要减少隔离变压器中输入到输出的噪声耦合,应采用静电屏蔽。这些不应与更为熟悉的安全屏蔽相混淆。
输入熔断器的选择
这是在电源设计中常被忽略的问题。现代的熔断器技术提供了很宽范围的熔断器,能够与所需参数非常接近。使用的电压、浪涌电流、持续电流和一个器件所允许通过的能量(用熔化热能值I2t的额定值表示)的影响都应考虑到。
在两种供电输入额定电压的装置里,在较高输入电压的应用场合下,需要配置较低额定值的熔断器。标准的中速玻璃管式的熔断器很常见,在可用的地方最好采用这类熔断器。对于电源输入处使用的熔断器来说,其电流额定值应考虑大多数开关型工作系统中的电容性输入滤波器的功率因数的影响,其值为0.6~0.7。
为了有最佳的保护,电源输入处使用的熔断器应取最小的额定值,此最小额定值应该在最低电源输人电压时能可靠承受浪涌电流和电源的最大工作电流。然而,值得注意的是熔断器制造厂商的数据表给出的熔断器额定电流值具有有限的使用寿命,使用寿命的典型值是1000h。为了延长熔断器的使用寿命,应使正常的供电电流稍低于最大熔断器额定值,这个差额越大,越能延长熔断器寿命。
熔断器的选择是在延长使用寿命与安全保护范围两者之间的折中。用户应该意识到熔断器会逐渐老化,并应在日常检修时更换熔断器。为更换熔断器时的安全起见,熔断器应安装在接火线输入开关之后的位置。
为了满足安全部门的要求并得到最佳的保护,更换熔断器时,应换上一个相同类型、相同额定值的产品。
交流电整流与电容输入滤波器
整流器的电容输入滤波器对离线开关电源来说,几乎已成为通用的滤波器。在这样的系统中,交流输入被直接整流送到一个大的电解储能电容器。
尽管它的电路小、效率高、成本低,但也有其缺点。在外加的正弦波波峰处要求窄的、大电流脉冲,产生了过多的线路损耗I2r、谐波畸变和低的功率因数。
在某些应用场合(例如船上设备),这种电流畸变是不允许的,必须采用特殊的低畸变输入电路,见第一部分第6章。
浪涌限制
浪涌限制可减少电源刚接通时通过输入端的电流。它不应和软启动相混淆,软启动是一种不同的功能,它控制着功率变换器启动开关工作的方式。
为了最大程度地减小体积和重量,大多数开关电源采用半导体整流器并在电容输入滤波器结构中使用低阻抗的电解电容。因这种系统具有固有的低输入电阻,电容初始状态是未充电的,如这种滤波器直接连到交流电源,将会在电源开关接通瞬间产生很大的浪涌电流。
因此,对有容性输入滤波器的电源,普遍的做法是要设置某种类型的电流浪涌限制。浪涌限制采取交流输入线上串联电阻限流器件的典型做法。在大功率系统中,在输入储能元件和/或滤波电容充满电时,一般用晶闸管(SCR)、双向三极晶闸管(triac)等开关去除或短路限流电阻。在低功率系统中,通常使用负温度系数(NTC)热敏电阻作为限制器件。
选择浪涌限制电阻值通常是在允许浪涌电流幅值与启动延迟时间之间的折中。负温度系数热敏电阻通常用于低功率系统,但要注意的是热敏电阻不能一直提供完全的浪涌限制。例如,电源已经运行了足够长时间,在热敏电阻通电升温后,输入突然关断又迅速地重新接通,此时热敏电阻仍是热的,其电阻低,因此浪涌电流将比较大。已发布的标准应当反映这一效应,这让使用者确定这种浪涌限制是否会造成一些运行问题。因为热的NTC电阻产生的浪涌电流通常不会损坏电源,一般采用热敏电阻是可接受的,并常用于低功率的应用场合。
启动方法
在离线开关电源中,不使用工频变压器会带来系统启动的问题。困难在于高频变压器在变换器开始工作前不能用于辅助电源供电。适用的启动电路将在(美)Billings启动方法讨论。
软启动
软启动这一术语常用来描述一种低应力的启动动作,通常用于脉宽调制变换器来减小变压器和输出电容的应力,减小变换器启动时输入电路的浪涌电流。理想情况下,输入充电电容应当在变换器工作开始前充满电,那样,变换器启动就应延迟几个交流电源周期,从一个很窄的脉冲开始,逐渐增大脉冲宽度直到输出形成。
实际上,脉冲宽度应该在变换器启动时是窄的,并在启动阶段逐渐增大脉冲宽度,这有以下几个原因。在输出端总是存在相当大的电容,这个电容的充电应缓慢地进行,才不会产生一个过大的返回输入端的瞬变电流。此外,如果一个宽脉冲在最初的半个运行周期施加于变压器,那么在推挽式工作方式作用于主变压器之时,磁通量会翻倍,磁心可能饱和,见第三部分第7章。最后,因为在电流通路串联电感的地方呈现阻止电流变化的特点,如果电感电流在启动阶段被允许升高到大的值,要防止输出电压过冲将是不可能的。
防止启动过电压
当电源刚接通时,控制和调整电路一般都不会处于正常工作状态。只有在电源接通之前,控制和调整电路由某辅助电源预先提供能量,这些电路才会处于正常工作状态。
由于有控制和驱动电路输出范围的限制,大信号的转换速率将会变慢并严重非线性化。因此,在启动阶段,建立输出电压和控制电路正确运行之间会存在竞争的情形,这将导致额外的输出电压过冲。
为防止在启动阶段过电压,需要附加快速响应电压钳位电路,这在过去常被分立元件控制电路和集成控制电路的设计者忽视。
输出过电压保护
失去电压控制时,无论在线性电源还是在开关电源中都可导致过大的输出电压。在线性电源和一些开关调整器中,输入与输出电路之间存在一个连接的直流通路,功率控制器件的短路将导致很大的不可控的输出。此种电路需要有强有力的过压钳位技术,采用典型的晶闸管过电压急剧保护电路可使输出短路从而烧掉熔断器。
在离线开关电源中,输出与输入由一个高度绝缘的变压器隔离开来。在这样的系统中,大多数的故障只会带来低电压或零电压输出。对过电压急剧保护的需求不是那么强烈,并常被认为与体积限制是矛盾的。在这样的系统中,在变换器驱动电路中起作用的独立信号电平电压钳位电路对过压的保护常被认为是满意的。
设计目标是电源中单个部件的故障不会造成过电压状态。因为常用的信号电平钳位技术很少能完全满足这一目标(例如,绝缘故障就无法得到完全的保护),在最严格的开关电源的设计中,仍然需要考虑过电压急剧保护电路和熔断器技术。过电压急剧保护电路也能对外部引起的过压情况提供一些保护。
输出欠电压保护
输出欠电压由过大的瞬变电流需求和供电停止造成。在开关电源中,常有相当大的能量存储于输人电容中,此能量可在供电停止期间维持输出电压。然而,对额定电流和输出压降进行限制后,瞬变电流需求仍能造成欠电压。在常发生大瞬变电流需求的系统中能起作用的有源欠电压防止电路将于(美)Billings欠压保护阐述。
过载保护(输入功率限制)
功率限制通常用于原边电路,用于对功率变换器的最大通过功率进行限制。这在多路输出的变换器中是有必要的,为获得最多用途,各单独输出电流之和有总VA额定值限制,它会超过变换器的最大容量。
原边功率限制常作为附加的备用保护措施,甚至在正常输出电流限制中也能防止输出过载的情形。在非正常的瞬变负载的情况下,当正常的副边限流可能不够快地完全响应时,快速响应的原边限制具有防止功率器件失灵的优点。另外,部件失灵引起的事故中起火或过载损害的风险减小了。具有原边功率限制的电源比那些无此附加保护的电源有较高的可靠性。
输出电流限制
在较高功率的开关电源中,每一路输出都要被单独限流。在各种短路情况下,限流应该保护电源。在限流模式下持续运行不应造成过多的损耗或电源故障。开关电源与线性稳压器不同,它应该有一个恒流范围。开关电源的工作方式决定了其在短路的情况下也不会消耗过多功率;在非线性或交叉连接负载的条件下,恒流范围似乎不可能给用户带来“锁定”的问题。其中,交叉连接负载是指负载接到一个正极和一个负极输出端,而不与公共地端连接。线性稳压器为了防止串联元件在短路状态下过大的损耗,按惯例有一个可再启动限流保护。(美)Billings折返输出电流限制更全面阐述了交叉连接负载和可再启动限流保护的问题。
高压双极型晶体管基极驱动要求
在离线开关电源中,主开关器件上的电压应力可能会很大,反激变换器一般可达800~1000V的数量级。
除了高压晶体管对缓冲器网络、负载线整形和抗饱和二极管等明显的需求外,很多器件要求对基极驱动波进行整形。特别是为了有最好的性能,常要求基极电流在关断期间以受控制的速率成斜坡下降。
比例驱动电路
对于双极型晶体管,过大的基极驱动电流使晶体管饱和而降低效率,并在轻载时减低了控制作用而导致关断存储时间过长。使基极驱动电流与集电极电流成比例可获得更好的性能。
抗饱和技术
开关电源的双极型晶体管可通过避免过度饱和来改善关断性能。保持驱动电流处于一个由增益和集电极电流所界定的最小值,晶体管就可被保持在一种准饱和状态。然而,因晶体管的增益会随着器件、负载、温度的不同而变化,就需要一种动态控制。抗饱和电路常与比例驱动技术相。
缓冲器网络
这是一个电源工程的术语,用来描述一种为开关器件提供开、关负载线整形的网络。为在整个开关周期保持开关器件处于安全工作区来防止损坏,要求有合适的负载线整形。
在很多场合,缓冲器网络可减少开关器件的dv/dt,因而减轻了射频干扰问题,尽管这并非缓冲器网络的首要功能。
直通
在半桥、全桥和推挽式应用中,如果两个开关器件的导通状态重叠,两条输入线之间将存在一条直流通道,这称为“直通” (cross conduction),它可立即造成故障。
为避免这一状况,通常在驱动波形中规定一个“死区时间”(dead time),它是两个器件都关断的时间。为了保持满度脉冲宽度的控制,提出一个动态死区时间的控制方。
输出滤波,共模噪声和输入-输出隔离
这些参数是互相关联的,它们已经联系在一起。在开关电源中,高电压和大电流都在以非常快的变化速率和一直增加的频率进行开关操作。这会在电源内产生静电和电磁辐射。在高压开关器件与输出电路或接地平面之间的静电耦合会产生特别棘手的共模噪声问题。
人们并未普遍认识到与共模噪声相关的问题,有一种趋势是把这部分的要求从电源标准中删除。共模噪声是很多系统问题的真正罪魁祸首,在好的电源设计中通常采用一些减少共模噪声的实际方法。应尽量减小开关器件与机壳之间的电容量,并在功率变压器原边与副边之间安装静电屏蔽。当开关器件为了散热而贴紧在机壳上时,在开关器件和安装面之间应放置绝缘的静电屏蔽。这个屏蔽和变压器中的任何其他静电屏蔽应该接回到一个直流电源输入端,以便容性耦合的电流流回电源输出的公共端。在很多场合中,变压器要求附加一个连接到地或机壳的安全屏蔽。这种安全屏蔽应处于射频静电屏蔽与输出线圈之间。
在一些不常见的输出电压较高的场合中,在安全屏蔽与输出线圈之间也需要增加一个副边静电屏蔽,以此减少输出共模电流,这个屏蔽应接到输出公共端,并尽可能地接近变压器的公共线连接端。
屏蔽与必要的隔离扩大了原边与副边线圈之间的间距,因此增大了漏感并使变压器的性能变差。值得注意的是静电屏蔽不需要满足安全屏蔽的要通过大电流的要求,因此可由轻薄的材料和连接线组成。
供电故障信号
为了计算机系统有足够时间实现其内部管理功能,电源通常需要一个紧急停机报警。这可用多种办法来实现,典型的办法是在电源输出降到额定最低值之前,至少提前5ms给出一个报警信号,用此时间进行计算机可控制的关机是必需的。
在很多场合,采用了极简单的交流供电故障系统,它能简单地判别交流输入是否存在,并能在交流供电故障发生后的几毫秒内发出一个TTL低电平信号。应注意的是,在正常情况下,交流电源在一个周期内有两次经过零点,这肯定不可以被认为是供电故障,因此当真正的供电故障到来时,一般要延时几毫秒才能被确认是故障。当确认到一次交流供电故障时,通常电源还得继续维持输出电压更长的时间,此时间用于执行必要的内部管理程序。
要注意到这种简单系统的两个局限性。其一,如果一个持续低供电电压的情况先于供电故障前出现,那么输出电压会降到最低值之下而不产生供电故障信号;其二,如果在送到电源的交流输入电压在接近于正常工作所需的最小电压值之时突然发生供电故障,那么维持时间将会大大缩短,从供电故障报警到供电完全停止的时间内将来不及进行有效的内部管理。
在更苛求的应用中,需要采用能识别持续低电压的更为完善的供电故障报警系统。如果需要有更长的维持时间,需要考虑采用电荷转储技术。
供电正常信号
有时供电系统需要有供电正常信号。当所有的电源电压都处于特定的工作区间内时,通常有一个TTL兼容电平输出为供电正常信号,一般为高电平。有时可同时采用电源正常和供电故障信号。为了给出一个供电状态的直观的指示,通常用发光二极管LED状态指示灯显示供电正常信号。
双输入电压供电运行方式
在国际贸易的趋势下,使开关电源在标称值110/220V两种输入的情况下都可运行变得更为必要。为满足这些双电压的要求,可广泛地采用各种技术,包括一个或多个、手动或自动、变压器分接头转换和倍压技术。如需要使用辅助变压器和散热风扇,还须考虑它们在双电压应用中的连接。一个可避免使用专用的双电压风扇和辅助变压器的实用办法见第一部分第23章。应牢记的是辅助变压器和风扇的绝缘必须保证在输入电压最高时也能达到安全要求。最近出现了一种高效无刷直流风扇,它可由开关电源的输出供电,解决了绝缘和接头切换的难题。
带有一个或两个连接切换的倍压技术在开关电源中可能是最为划算和普遍受到青睐的。然而应用此方法时,还应考虑到滤波器、输入熔断器和浪涌限制的设计。当切换输入电压连接时,低压接头端将要承受较大的电流应力,而高压接头端将要承受较高的电压应力。要同时满足这两种情况的要求,需要使用价格更高的滤波器部件。所以,除非是系统真正需要,一般不采用双电压运行方式。
供电维持时间
开关电源的优点之一就是在交流供电出现故障后仍能维持一段较短的时间使输出电压保持不变。维持时间典型的最小值为20ms,但仍取决于供电故障时刻处于输入正弦波周期的位置、负载的大小和故障前输入电压的大小。
制约维持时间大小的一个主要因素是供电故障时刻电源电压的历史过程和振幅大小。大多数标准中对维持时间的定义是对标称输入电压和负载而言的。如果电源电压在供电故障时刻接近于最小值,维持时间将要小得多。
专门用来在最小输入电压的情况下长时间维持输出电压的电源,要么因为输入电容的尺寸增大而昂贵,要么因为功率变换器在输入电压低得多的状态下必须维持输出电压恒定而降低了效率。这通常导致在标称输人情况下低效率运行。当要求输入电压低而维持时间长的时候,应考虑采用电荷转储技术。
同步
尤其是当电源用于显示器时,提倡使用开关频率同步。尽管同步在大多数场合所具有的价值并不确定,因为对输入进行适当的屏蔽和滤波可消除同步的需要,但系统工程师还是经常对它进行明确的说明。
对电源设计中指定的同步约束是非常严格的,例如不可以使用价格低廉的可变频率的系统。同步端连接到主变换器的驱动电路,它提供了一种影响变换器运行完整性的手段。
在同步系统的设计中必须考虑到定义不当或不正确同步信号的可能性。所用技术应尽可能对不恰当使用不敏感。使用者应知道采用不正确或定义不当同步信号时是很难保证电源不被损坏的。为了在器件受损时避免饱和,大多数开关电源采用了只能与比自然振荡频率更高的频率同步的振荡器设计,同步范围也是相当有限的。
外部禁止方式
为了系统控制的需要,通常必须由外部的电子手段来使电源开和关。典型地,把TFL高电平定义为开状态,而TrL低电平定义为关状态。这种电子禁止方式激活电源接通时应完成正常的电源软启动过程。这种遥控功能的电源通常需要内部辅助电源,它平时提供输出供电。辅助电源供电必须与主变换器运行状况无关,这个简单明确的要求可以作为辅助供电的完整设计方案。
强制均流
电压可控的电源本质上是低输出阻抗的设备。因为任何两个或更多设备的输出电压和性能特点都不可能完全相同,当这些设备并联工作时,不会平均分担负载电流。
很多方法可用于强制均流。然而,大多数情况下这些技术是通过降低电源的输出阻抗(从而也降低了负载调整率)来强制均流的。因此在并联强制均流的应用中,负载调整率性能要低于单一器件应用时的性能。
一个可能的例外是电压可控的电流源的主从设置技术。但主从设置技术现在已不受青睐了,因为它无法提供冗余的并联运行,主模块系统的故障常导致整个系统失效。
最近,电流型控制拓扑的互连系统已经显示了相当可观的前景。理论上这一技术是相当好的,但是在设备之间的P端连接上产生噪声的倾向使其具体实现起来有点困难。并且,如果用一个设备来提供控制信号,那么这个设备的失灵将造成整个系统停机,而且这也与并联冗余系统的要求相背离。
设计的强制均流系统不受这些问题的制约。尽管输出调节较差,但在一般环境下,输出电压的变化只有几毫伏,这对大多数实际应用来说是可以接受的。
如果不提供强制均流,那么一个或几个电源将运行于最大限流模式,而其余的电源将几乎空载运行。然而,只要电源在限流模式下能连续工作,这种限流使电源有合理的使用寿命,那么也可采用简单的直接并联连接,这种方法不应被忽略。
远程取样
如果负载与电源的位置相距较远,输电线上的电压下降较大,在电源输出电缆两端,接人两条取样线,可以检测负载两端的实际电压。这种远程取样电压就能改进性能。在原理上,参考电压和比较放大器的输入通过单独的电压取样线连接到远处的负载以抵消连线压降效应。这种取样导线上的电流很小,电压降也可忽略不计。这种连接安排,可通过提高所需的供电电压来补偿主电路输出引线产生的引线压降,保证供给负载的电压正常。在低电压、大电流的应用中,这种措施尤其有用。但是使用者要知道这种技术的最少三个限制:
(1)输电线上可允许的最大外部线压降被限制到每根线250mV的典型值,从而来、去两条引线的压降共500mV。在一个100A、5V的应用中,这将增加电源50W的额外功耗,这些功率都损耗在输电线上。
(2)当电源要被接成并联冗余模式时,通常的做法是串联一个二极管来隔离每个电源。原理就是如果一个电源短路,二极管将把这个电源与其余设备隔离开来。如果使用这种连接,为了忽略所有的引线损失,则电源终端的电压至少比负载端高0.7V;除非电源是特别为这一运行模式而设计的,否则所要求的终端电压将超过设计规定的最大值。还必须注意到在并联冗余模式下电源出现故障时,放大器检测取样引线将仍连接在负载上并检测负载的电压。远程取样电路应维持这一状况而不造成更多的损坏。一般的做法是用电源内部的电阻连接远程取样端到电源输出端,以避免取样线连接断开时失控和电压过冲。当这种电阻被用于并联冗余连接时,必须能够消耗一定的功率V2out/R,在电源端输出电压降为零时也不会出现故障。
(3)远程取样被连接到功率放大器回路的高增益部分。因此在远程取样线上接收到的任何噪声都会作为输出电压噪声传到电源端,从而降低了供电性能,而且由引线电感和电阻引起的附加相移可能产生不稳定影响。因此,推荐把远程取样线采用双绞线连接使电感和噪声干扰最小。
因分布电容会使瞬变特性变差,除非同轴电缆已被正确匹配,否则不推荐使用同轴电缆连接。
P端连接
在电源系统中,按规定在内部使一个或多个电源模块互相连接,以并联强制均流模式工作,在电源模块之间的均流通信是必要的,这种连接称为P端连接。在主从应用场合,此种连接允许主模块控制从模块的输出调整器。在强制均流的应用中,这种连接提供了电源之间的通信,指示平均负载电流,并且允许每个电源调整其输出达到正确的总负载比例。此外,P端连接是对噪声敏感的输入,所以连接的路径应使噪声影响最小。
低压禁止
在大多数应用中,给功率部件提供辅助供电的都来源于同一主变换器上的供电线。变换器在受控条件下启动时,在电源变换器动作开始前,要求保证供电给主变换器和辅助电路的电源应处于良好状态。通常的做法是提供一个驱动禁止电路,在辅助电源供电电压低于一个值时,此值能保证正常驱动禁止电路发出低压禁止。这种“低压禁止”电路可避免在上电阶段启动变换器,直到供电时电压升高到足于保证正常T作时才启动变换器。一旦变换器工作,如果供电电压再次降到更低的值,
变换器动作将被禁止;这一滞后作用将防止在门限电压时发生间歇振荡器的振荡模式。
电压和电流的限制值调节
除非在最初的设计样机中应用,否则不推荐使用电位器调节电压和电流的限制值。电源的电压和电流限制值一旦被设定,很少再作调整。普通电位器会带来噪声和不可靠的性能,即使调节后,还是会带来新的噪声和不可靠的性能,所以需要定期调节,一般不推荐使用这类电位器。在要求提供调节的应用场合,必须使用高质量的电位器。
考虑安全标准要求
大多数国家对包括电源在内的电气设备都有严格的安全管理标准。UL(美国保险商实验室)、VDE(德国电气工程师协会)、IEC(国际电工委员会)和CSA(加拿大标准协会)就是制定这些标准的典型代表机构。应注意的是这些标准定义了印制电路板、变压器和其他易损部件的最小绝缘、间距、漏电距离的要求。
满足这些要求将影响性能,而且在设计中必须作为一个整体来看待。当设计完成后,若要再为满足安全标准要求而作修改是非常困难的。
因此,应该在设计阶段不断地敦促绘图和设计人员满足这些要求。此外,高性能的技术要求常与安全要求中的间距要求不相容,没有充分注意安全间距要求而设计出来的电源样机,其性能会给人过于乐观的感觉,但此性能不可能保持到完全符合要求的最终成品中。
经常被忽视的要求是接地线、安全屏蔽和屏蔽连接,这种连接必须能够通过熔断器故障电流而不断开,以避免在故障状况下安全接地失效。此外,任何可移动的安装方式,如可能被用来提供印制电路板到地或到机壳的接地连接等,必须有从主机主框架到地的粗线连接。单独安装螺钉并不能满足某些标准规定的安全要求。
|