英文文獻(xiàn)及翻譯綜述

1、開關(guān)電源的應(yīng)用POS機(jī)的電源設(shè)計1 研究開關(guān)電源的意義目前空間技術(shù)、計算機(jī)、通信、雷達(dá)、電視機(jī)及家用電器中的電源已經(jīng)漸漸地被開關(guān)電源取代?，F(xiàn)在一般應(yīng)用的串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源，是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源，這種傳統(tǒng)的串聯(lián)穩(wěn)壓器，調(diào)整管總是工作于放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的，這種穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)是承受過載和短路的能力差，效率低，一般只有3560。由于調(diào)整管上損耗較大的功率，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器。開關(guān)電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率可高達(dá)7095，穩(wěn)壓器體積小，重量輕，調(diào)整管功率損耗小，散熱器也隨之減小。此外，開關(guān)頻率工作在幾十千赫，濾波電感、電容可用較小數(shù)值的元件。允許的環(huán)

2、境溫度也可以大大提高。但是，由于調(diào)整元件的控制電路比較復(fù)雜，輸出的紋波電壓較高，瞬態(tài)響應(yīng)較差。所以開關(guān)電源的應(yīng)用也受到一定限制。開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在： （1）功耗?。河捎陂_關(guān)管功率損耗小，因而不需要采用大散熱器。功耗小使得電子設(shè)備內(nèi)溫升也低，周圍元件不會因長期工作在高溫環(huán)境下而損壞，這有利于提高整個電子設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。（2）穩(wěn)壓范圍寬：當(dāng)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸入的交流電壓在150250V范圍內(nèi)變化時，都能達(dá)到很好的穩(wěn)壓效果，輸出電壓的變化在2以下。而且在輸入電壓發(fā)生變化時，始終能保持穩(wěn)壓電路的高效率，因此，開關(guān)穩(wěn)壓電源能適用于電網(wǎng)電壓波動比較大的地區(qū)。（3）體積小、重量輕開關(guān)穩(wěn)壓電源可

3、將電網(wǎng)輸入的交流電壓直接整流，再通過高頻變壓器獲得各種不同交流電壓，這樣就可免去笨重的工頻變壓器，從而節(jié)省了大量的漆包線和硅鋼片，使電源體積縮小、重量減輕。（4）安全可靠：開關(guān)穩(wěn)壓電路一般都具有自動保護(hù)電路。當(dāng)穩(wěn)壓電路、高壓電路、負(fù)載等出現(xiàn)故障或短路時，能自動切斷電源，其保護(hù)功能靈敏、可靠。開關(guān)電源和線性電源是現(xiàn)代電子電源發(fā)展的兩個主要方面，開關(guān)電源以功耗小、效率高、體積小、重量輕的優(yōu)勢幾乎席卷了整個電子界，而線性電源則以其固有的穩(wěn)定性仍占有一席之地。為了順應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)備對多種電壓和電流的需求，在滿足體積小、重量輕、效率高、抗干擾能力強(qiáng)的同時，還應(yīng)有更好的可靠性和經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性。 開關(guān)電源的發(fā)

4、展經(jīng)歷了從線性電源、相控電源到開關(guān)電源的發(fā)展歷程，由于開關(guān)電源具有功率轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)壓范圍寬、功率密度比大、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，從而取代了相控電源，成為通信電源的主體，并向著高頻小型化、高效率、高可靠的方向發(fā)展。計算機(jī)控制、計算機(jī)通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，為通信電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和完善提供了外部條件，使其發(fā)展逐步實(shí)現(xiàn)少人值守，直至無人值守。 2 國內(nèi)外的研究動態(tài)及研究方法2.1 研究動態(tài)開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)有幾十年的歷史。早期產(chǎn)品的開關(guān)頻率很低，成本昂貴，僅用于諸如衛(wèi)星等尖端電子設(shè)備。20世紀(jì)六七十年代相繼出現(xiàn)的由晶閘管（可控硅）和其它分立元件制作而成的開關(guān)電源，均因效率低下、開關(guān)頻率低、電路復(fù)雜

5、、難于調(diào)試等因素而難以普及。20世紀(jì)70年代后期，隨著集成電路設(shè)計與制造工藝水平的不斷提高，各種質(zhì)優(yōu)價廉的開關(guān)電源專用集成電路相繼出現(xiàn)，而制造開關(guān)電源的新材料、新器件成為開關(guān)電源普及的主要動力。除了各種集成電路外，一些諸如MOS功率開關(guān)管（MOSFET）、肖特基二極管（SBD）、超快恢復(fù)二極管（SRD）、瞬態(tài)電壓抑制管（TVS）、壓敏電阻器（VSR）、熔斷電阻器（FR）、自恢復(fù)保險絲（RF）、線性光耦合器、可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器（TL431）、電磁干擾濾波器（EMI Filler）、高導(dǎo)磁率磁性材料、由非晶合金制成的磁珠、三重絕緣線、玻璃珠膠合劑等一系列新器件、新材料，正廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源，從而

6、使開關(guān)電源頻率已從20KHz發(fā)展到數(shù)百KHz甚至數(shù)MHz，使開關(guān)電源得以廣泛的應(yīng)用。在開關(guān)電源輕型化、小型化、高效化的發(fā)展歷程中，集成電路技術(shù)起了決定性的作用。近20年來，集成開關(guān)電源是沿著兩個方向不斷發(fā)展的：一個方向是，對開關(guān)電源的核心單元控制電路的集成；另一個方面是，對中、小功率開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)單片集成化，單片開關(guān)電源實(shí)際上是一種AC/DC電源變換器。沿著前一方向，主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是，20世紀(jì)70年代后期研制成功了PWM控制器集成電路，如美國摩托羅拉公司（Motorala）、SG（Silicom General）公司和尤里特魯（Unitrode）公司等相繼推出的一批PWM控制IC，

7、典型產(chǎn)品有MC3520、SG3524、UC3842等。20世紀(jì)90年代以來，又研制成功了開關(guān)頻率高達(dá)1MHz的高速PWM、PFM控制IC，典型產(chǎn)品如UC1825、UC1564等。沿著后一方向，主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段是，20世紀(jì)80年代，SGS湯姆森（SGS-Thomson）公司率先推出的L4960系列單片開關(guān)式穩(wěn)壓器，該公司于20世紀(jì)90年代又推出了L4970系列。這類單片穩(wěn)壓器的特點(diǎn)是將PWM控制、功率輸出級、保護(hù)電路等集成到一塊芯片中，使用時需要配工頻變壓器與電網(wǎng)隔離，適于制作5.1V40V低壓連續(xù)可調(diào)式輸出、400W以下大中功率、1.5A10A大電流、效率超過90的開關(guān)電源。這類芯

8、片本質(zhì)上仍屬于DCDC變換器。第二階段是，20世紀(jì)90年代中后期由美國電源集成（PI,Power Integration）公司開發(fā)成功的三端隔離、PWM型反激式單片開關(guān)電源，其第一代產(chǎn)品是TOPSwich系列，第二代產(chǎn)品是TOPSwich系列；以及20世紀(jì)90年代后期該公司推出的高效率、小功率、低價格的四端單片開關(guān)電源Tiny Swich系列，1999年又推出TNY256系列。此后，摩托羅拉公司于1999年推出了稱為高壓功率開關(guān)調(diào)節(jié)器的MC33370系列五端單片開關(guān)電源，2000年P(guān)I公司又推出了TOPSwichFX系列五端開關(guān)電源。這些單片開關(guān)電源充分展示了單片開關(guān)電源的優(yōu)勢和廣闊應(yīng)用前景。

9、2.2 研究方法（1）電路拓?fù)涞倪x擇 開關(guān)電源一般采用單端正激式、單端反激式、雙管正激式、雙單端正激式、雙正激式、推挽式、半橋、全橋等八種拓?fù)?。單端正激式、單端反激式、雙單端正激式、推挽式的開關(guān)管的承壓在兩倍輸入電壓以上，如果按60降額使用，則使開關(guān)管不易選型。在推挽和全橋拓?fù)渲锌赡艹霈F(xiàn)單向偏磁飽和，使開關(guān)管損壞，而半橋電路因?yàn)榫哂凶詣涌共黄胶饽芰Γ跃筒粫霈F(xiàn)這個問題。雙管正激式和半橋電路開關(guān)管的承壓僅為電源的最大輸入電壓，即使按60降額使用，選用開關(guān)管也比較容易。在高可靠性工程上一般選用這兩類電路拓?fù)洹?（2）控制策略的選擇 在中小功率的電源中，電流型 PWM 控制是大量采用的方法，它較

10、電壓控制型有如下優(yōu)點(diǎn)：逐周期電流限制，比電壓型控制更快，不會因過流而使開關(guān)管損壞，大大減小過載與短路的保護(hù)；優(yōu)良的電網(wǎng)電壓調(diào)整率；迅捷的瞬態(tài)響應(yīng)；環(huán)路穩(wěn)定，易補(bǔ)償；紋波比電壓控制型小得多。生產(chǎn)實(shí)踐表明電流控制型的50W開關(guān)電源的輸出紋波在 25mV 左右，遠(yuǎn)優(yōu)于電壓控制型。硬開關(guān)技術(shù)因開關(guān)損耗的限制，開關(guān)頻率一般在350kHz 以下，軟開關(guān)技術(shù)是應(yīng)用諧振原理使開關(guān)器件在零電壓或零電流狀態(tài)下通斷，實(shí)現(xiàn)開關(guān)損耗為零，從而可將開關(guān)頻率提高到兆赫級水平，這種應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)的變換器綜合了 PWM 變換器和諧振變換器兩者的優(yōu)點(diǎn)，接近理想的特性，如低開關(guān)損耗、恒頻控制、合適的儲能元件尺寸、較寬的控制范圍及負(fù)

11、載范圍，但是此項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于大功率電源，中小功率電源中仍以PWM 技術(shù)為主。3 可能的研究成果3.1 軟開關(guān)方式軟開關(guān)方式包括零電流開關(guān)方式、零電壓開關(guān)方式及兩者兼用的方法。這兩種方式的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品體積小、效率高、噪聲小、成本低。作為實(shí)現(xiàn)這種軟開關(guān)方式的手段，有諧振型開關(guān)電源技術(shù)和部分諧振型開關(guān)電源技術(shù)，而后者很可能會成為今后開關(guān)電源采用的主流技術(shù)。3.2 組件化技術(shù)所謂組件化技術(shù)，就是預(yù)先將電源中所需要使用的直流/直流變換器、用于諧波電流抑制的功率因數(shù)改善電路、整流平滑電路以及靜噪濾波電路等部分分別制成微型或薄型組件，再根據(jù)用戶需要制作半定制電源，或者根據(jù)用戶要求，和交流/直流前端電路配合，

12、構(gòu)成適應(yīng)大功率輸出或多路輸出等用途的系統(tǒng)電源。3.3 控制技術(shù)在有些開關(guān)電源產(chǎn)品，以模擬方式控制輸出電壓，并以數(shù)字方式進(jìn)行開關(guān)，同時穩(wěn)定控制輸出電壓。從控制技術(shù)角度來說，采用數(shù)字技術(shù)控制，目的并不僅僅在于穩(wěn)定輸出電壓，而在于繼續(xù)擴(kuò)展應(yīng)用范圍，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電力、放寬輸入電壓范圍（適應(yīng)各國不同的市交流電壓）、進(jìn)行系統(tǒng)對應(yīng)控制等。3.4 交流適配器便攜式電子設(shè)備的興起，使得交流適配器的市場越來越大。以住的交流適配器采用降壓電路，體積大而且笨重，目前已有采用開關(guān)方式的小型交流適配器上市。參考文獻(xiàn)1常敏慧、申功邁、何希才.開關(guān)電源應(yīng)用、設(shè)計與維修.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2000.3 172何希才.新型開關(guān)電源設(shè)計與應(yīng)用.北京：科學(xué)出版社，2001.2 56803黃燕.開關(guān)電源故障檢修方法.北京：國防工業(yè)出版社，2004.1 41434范小忠.開關(guān)電源設(shè)備故障案例剖析與檢修.北京：中國電力出版社，2