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电子工程师必备:电源规划及电源测评攻略

电源工程师在电源设计或者电源测评时须考虑以下要素:一、描述输入电压影响输出电压几个指标形式1、绝对稳压系数A、绝对稳压系数:表示负载不变时,稳压电源输出直流变化量△U0与输入电网变化量△Ui之比。..

  电源工程师在电源规划或许电源测评时须考虑以下要素:

  一、描绘输入电压影响输出电压几个目标方式

  1、肯定稳压系数

  A、肯定稳压系数:表明负载不变时,稳压电源输出直流改变量△U0与输入电网改变量△Ui之比。即:K=△U0/△Ui。

  B、相对稳压系数:表明负载不变时,稳压器输出直流电压△Uo的相对改变量△Uo与输出电网 Ui 的相对改变量Ui之比。即:S=△Uo/Uo /△Ui/Ui。

  2、电网调整率

  它表明输入电网电压由额外值改变±10%时,稳压电源输出电压的相对改变量,有时也以肯定值表明。

  3、电压安稳度

  负载电流坚持为额外范围内的任何值,输入电压在规则的范围内改变所引起的输出电压相对改变△Uo/Uo百分值),称为稳压器的电压安稳度。

  二、负载对输出电压影响的几种目标方式

  1、负载调整率(也称电流调整率)

  在额外电网电压下,负载电流从零改变到最大时,输出电压的最大相对改变量,常用百分数表明,有时也用肯定改变量表明。

  2、输出电阻(也称等效内阻或内阻)

  在额外电网电压下,因为负载电流改变△IL引起输出电压改变△Uo,则输出电阻为Ro=|△Uo/△IL| 欧。

  三、纹波电压的几个目标方式

  1、最大纹波电压

  在额外输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包含噪声)的肯定值的巨细,通常以峰峰值或有效值表明。

  2、纹波系数 Y(%)

  在额外负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压 Uo 之比,即y=Umrs/Uo x100%

  3、纹波电压按捺比

  在规则的纹波频率(例如 50Hz)下,输出电压中的纹波电压 Ui~与输出电压中的纹波电压 Uo~之比,即:纹波电压按捺比=Ui~/Uo~ 。

  这儿声明一下:噪声不同于纹波。纹波是呈现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表明,一般在输出电压的 0.5%以下;噪声是呈现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值表明,一般在输出电压的 1%左右。纹波噪声是二者的组成,用峰-峰(peak to peak)值表明,一般在输出电压的 2%以下。

  四、冲击电流

  冲击电流是指输入电压按规则时刻间隔接通或断开时,输入电流抵达安稳状况前所经过的最大瞬间电流。一般是 20A——30A。

  五、过流维护

  过流维护是一种电源负载维护功用,以防止产生包含输出端子上的短路在内的过负载输出电流对电源和负载的损坏。过流的给定值一般是额外电流的 110%——130%。

  六、过压维护

  过压维护是一种对端子间过大电压进行负载维护的功用。一般规则为输出电压的 130%——150%。

  七、输出欠压维护

  当输出电压在标准值以下时,检测输出电压下降或为维护负载及防止误操作而中止电源并发出报警信号,多为输出电压的 80%——30%左右。

  八、过热维护

  在电源内部产生反常或因运用不当而使电源温升超支时中止电源的作业并发出报警信号。

九、温度漂移和温度系数

  温度漂移:环境温度的改变影响元器件的参数的改变,然后引起稳压器输出电压改变。常用温度系数表明温度漂移的巨细。

  肯定温度系数:温度改变1摄氏度引起输出电压值的改变△UoT,单位是 V/℃或毫伏每摄氏度。

  相对温度系数:温度改变 1 摄氏度引起输出电压相对改变△UoT/Uo,单位是 V/℃。

  十、漂移

  稳压器在输入电压、负载电流和环境温度坚持必定的情况下,元件参数的安稳性也会形成输出电压的改变,慢改变叫漂移,快改变叫噪声,介于两者之间叫崎岖。

  表明漂移的办法有两种:

  1、在指定的时刻内输出电压值的改变△Uot。

  2、在指定时刻内输出电压的相对改变△Uot/Uo。

  调查漂移的时刻能够定为 1 分钟、10 分钟、1 小时、8 小时或更长。只在精度较高的稳压器中,才有温度系数和温漂两项目标。

  十一、呼应时刻

  呼应时刻是指负载电流忽然改变时,稳压器的输出电压从开端改变抵达新的安稳值的一段调整时刻。在直流稳压器中,则是用在矩形波负载电流时的输出电压波形来表明这个特性,称为过度特。

  十二、失真

  失真这是沟通稳压器特有的。是指输出波形不是正 波形,产生波形畸变,称为畸变。

  十三、噪声

  按30Hz——18kHZ 的可听频率规则,这对开关电源的转化频率不成问题,但对带电扇的电源要根据需求加以规则。

  十四、输入噪声

  为使开关电源作业坚持正常状况,要根据额外输入条件,按由答应输入外并叠加于工业用频率的脉冲状电压(0——peak)拟定输入噪声目标。一般外加脉冲宽度为 100——800us,外加电压 1000V。

  十五、浪涌

  这是在输入电压,以 1 分钟以上的间隔按规则次数加一种浪涌电压,以防止产生绝缘损坏、闪络、电弧等反常现象。通讯设备等规则的数值为数千伏,一般为 1200V。

  十六、静电噪声

  指在额外输入条件下,外加到电源框体的恣意部分时,全输出电路能坚持正常作业状况的一种重复脉冲状的静电。一般确保 5——10KV 以内。

  十七、安稳度

  答应运用条件下,输出电压最大相对改变△Uo/Uo。

  十八、电气安全要求(GB 4943-90)

  1、电源结构的安全要求

  (1)空间要求

  UL、CSA、VDE 安全标准强调了在带电部分之间和带电部分与非带电金属部分之间的外表、空间的间隔要求。UL、CSA要求:极间电压大于等于 250VAC 的高压导体之间,以及高压导体与非带电金属部分之间(这儿不包含导线间),不管在外表间仍是在空间,均应有 0.1 英寸的间隔;VDE 要求沟通线之间有 3mm 的徐变或 2mm 的净空地;IEC 要求:沟通线间有 3mm 的净空空隙及在沟通线与接地导体间的 4mm 的净空空隙。别的,VDE、IEC要求在电源的输出和输入之间,至少有 8mm 的空间距离。

  (2)电介质实验测验办法(打高压:输入与输出、输入和地、输入 AC 两级之间)

  (3)漏电流丈量

  漏电流是流经输入侧地线的电流,在开关电源中主要是经过静噪滤波器的旁路电容器走漏电流。UL、CSA 均要求露出的不带电的金属部分均应与大地相接,漏电流丈量是经过将这些部分与大地之直接一个 1.5K 欧的电阻,其漏电流应该不大于 5 毫安。VDE 答应:用 1.5K 欧的电阻与 150nP 电容并接。并施加 1.06倍额外运用电压,对数据处理设备,漏电流应不大于 3.5 毫安。一般是 1 毫安左右。

  (4)绝缘电阻测验

  VDE 要求:输入和低电压输出电路之间应有 7M 欧的电阻,在可触摸到的金属部分和输入之间,应有 2M 欧的电阻或加 500V 直流电压继续 1 分钟。

  (5)印制电路板要求

  要求是 UL 认证的 94V-2 资料或比此更好的资料。

2、对电源变压器结构的安全要求

  (1)变压器的绝缘

  变压器的绕组运用的铜线应为漆包线,其他金属部分应涂有瓷、漆等绝缘物质。

  (2)变压器的介电强度

  在实验中不该呈现绝缘层决裂和飞弧现象。

  (3)变压器的绝缘电阻

  变压器绕组间的绝缘电阻至少为 10M 欧,在绕组与磁心、骨架、屏蔽层间施加 500 伏直流电压,继续 1 分钟,不该呈现击穿、飞弧现象。

  (4)变压器湿度电阻

  变压器必须在放置于湿润的环境之后,当即进行绝缘电阻和介电强度实验,并满足要求。湿润环境一般是:相对湿度为 92%(公役为 2%),温度安稳在 20 到 30 摄氏度之间,差错答应 1%,需在内放置至少 48 小时之后,当即进行上述实验。此刻变压器的自身温度不该该较进入湿润环境之前测验高出 4 摄氏度。

  (5)VDE 关于变压器温度特性的要求

  (6)UL、CSA 关于变压器温度特性的要求。

  注:

  IEC——International ElectrotechnICal Commission

  VDE——Verbandes Deutcher ElectrotechnICer

  UL——Underwriters’ Laboratories

  CSA——CANadian Standards Association

  FCC—— Federal CommunICations Commission

  十九、无线电打扰(依照 GB 9254-1998 测验)

  1、电源端子打扰电压限值

  2、辐射打扰限值

  二十、电磁兼容性实验

  电磁兼容性实验(electromagnetIC compatiblity EMC)

  电磁兼容性是指设备或体系在一起的电磁环境中能正常作业且不对该环境中 任何事物构成不能接受的电磁搅扰的才能。

  电磁搅扰波一般有两种传达途径,要按各个途径进行点评。一种是以波长长的频带向电源线传达,给发射区以搅扰的途径,一般在 30MHz 以下。这种波长长的频率在附归于电子设备的电源线的长度范围内还不满 1 个波长,其辐射到空间的量也很少,由此可把握产生于电源线上的电压,从而可充沛点评搅扰的巨细,这种噪声叫做传导噪声。

  当频率抵达 30MHz 以上,波长也会随之变短。这时假如只对产生于电源线的噪声源电压进行点评,就与实践搅扰不符。因而,采用了经过直接测定传到达空间的搅扰波点评噪声巨细的办法,该噪声就叫做辐射噪声。测定辐射噪声的办法有上述按电场强度对传达空间的搅扰波进行直接测定的办法和测定走漏到电源线上的功率的办法。

  电磁兼容性实验包含:

  ① 磁场敏感度:(抗扰性)设备、分体系或体系露出在电磁辐射下的不期望有的呼应程度。敏感度电平越小,敏感性越高,抗扰性越差。固定频率、峰峰值的磁场

  ② 静电放电敏感度:具有不同静电电位的物体彼此接近或直接触摸引起的电荷转移。300PF 电容充电到-15000V,经过 500 欧电阻放电。可超差,但放完后要正常。数据传递、贮存,不能丢

③ 电源瞬

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