隨著電子技術(shù)的飛快發(fā)展，人們的工作、生活漸漸離不開電子電力設(shè)備。而可靠的電源是電子電力設(shè)備的基礎(chǔ)，20世紀(jì)80年代后，開關(guān)電源化逐漸開始進(jìn)入計(jì)算機(jī)電源行業(yè)，使得計(jì)算機(jī)的電源換代率先完成，進(jìn)入90年代，各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域相繼引入開關(guān)電源，例如通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、程控交換機(jī)、控制設(shè)備電源等，更是將開關(guān)電源技術(shù)運(yùn)用到極致。如果將開關(guān)電源與線性電源做一對(duì)比的話，那么可以說，首先二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，不過增長速率不同。而就某一輸出功率點(diǎn)而言，線性電源成本是高于開關(guān)電源的。電力電子技術(shù)經(jīng)過幾十年的改善創(chuàng)新，也使得開關(guān)電源技術(shù)漸趨成熟。這種成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)向低輸出電力端移動(dòng)的情況，實(shí)際上為開關(guān)電源的發(fā)展提供了廣闊的空間。更是推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品向著更小、更輕的方向發(fā)展。當(dāng)然，開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在安防監(jiān)控，節(jié)約能源及環(huán)境保護(hù)方面都具有重大意義。

1開關(guān)電源的概況

1.1簡介

總的來說，開關(guān)電源就是一種電壓轉(zhuǎn)換電路，它的主要功能是降壓和升壓。它在現(xiàn)如今的現(xiàn)代電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。之所以叫開關(guān)電源，是因?yàn)樗拈_關(guān)三極管總是工作在“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)上。其實(shí)，開關(guān)電源實(shí)質(zhì)就是一個(gè)振蕩電路，一種電能轉(zhuǎn)換的方式。它的應(yīng)用不止在電源電路方面，其它電路對(duì)它的使用也很普遍。譬如日光燈、液晶顯示器的背光電路等。相比于變壓器，開關(guān)電源穩(wěn)性好、效率高、體積小，不過缺陷是功率相對(duì)較小，而且會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生高頻干擾，變壓器反饋式振蕩電路，能產(chǎn)生有規(guī)律的脈沖電流或電壓的電路叫振蕩電路，變壓器反饋式振蕩電路就是能滿足這種條件的電路。

1.2工作原理

開關(guān)電源的主要電路包括整流濾波電路、輸入電磁干擾濾波器(EMI)、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路。輔助電路有輸人過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。

開關(guān)電源的工作過程說起來并不是那么的復(fù)雜，我們知道，線性電源中，功率晶體管工作狀態(tài)是處于線性模式，而開關(guān)電源與其不同，它的PWM開關(guān)電源能夠使功率品體管_丁作處于導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)，在這兩種狀態(tài)中，加在功率晶體管上的伏一安乘積是相當(dāng)小的(導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流大，電壓低：關(guān)斷時(shí)，電流小，電壓高)，因而功率器件上的伏安乘積基本等于功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。相比于線性電源，PWM開關(guān)電源的工作過程更為有效，它是通過“斬波”的方式，所謂斬波，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓。

開關(guān)電源的控制器可以調(diào)節(jié)脈沖的占空比。一旦輸入電壓被斬成交流方波。變壓器就可以將其幅值進(jìn)行升高或者降低。而輸出電壓值的增加又可以通過增加變壓器的二次繞組數(shù)。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。

確保輸出電壓穩(wěn)定是控制器的主要功能。不過說起它的工作過程倒是與線性形式很相像，也就是說控制器的電壓參考、功能塊和誤差放大器。可以以線性調(diào)節(jié)器為模板進(jìn)行設(shè)計(jì)。不過他們不同的地方在于，誤差電壓(誤差放大器的輸出)在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過一個(gè)電壓／脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。

雖說它們各部分的布置差別不大。但是工作過程卻截然迥異，在特定的應(yīng)用場合下各有優(yōu)點(diǎn)。

2短路分析

同其它電子裝置一樣，開關(guān)電源的短路是最嚴(yán)重的故障，開關(guān)電源可靠性很大程度上取決于短路保護(hù)是否可靠。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動(dòng)功率小、輸入阻抗高、和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓降低的特點(diǎn)，這些都與場效應(yīng)晶體管相似。目前電力電子開關(guān)器件最廣泛使用的是中、大功率開關(guān)電源。對(duì)于短路時(shí)間承受值。飽和壓降是影響IGBT能夠承受的短路時(shí)間最主要的因素。

相信大家遇到過這樣的的情況，開關(guān)電源在滿載后對(duì)其進(jìn)行電源短路測(cè)試，有時(shí)候會(huì)聽到電源有嘯叫的情況，或者是在設(shè)置電流保護(hù)時(shí)。當(dāng)電流調(diào)試到某一段位，會(huì)有嘯叫，其嘯叫的聲音抑揚(yáng)頓挫。甚是煩人，究其原因主要如下：當(dāng)輸出負(fù)載較大時(shí)。接近電源功率極限時(shí)，開關(guān)電壓器會(huì)進(jìn)入一種不穩(wěn)定狀態(tài)，前一周期占空比過大導(dǎo)通時(shí)問過長，通過高頻變壓器傳輸了過多的能量；直流整流的儲(chǔ)能電感本周期內(nèi)能量未充分釋放，經(jīng)PWM判斷，在下一個(gè)周期內(nèi)沒有產(chǎn)生令開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或占空比過?。婚_關(guān)管在之后的整個(gè)周期內(nèi)為截止?fàn)顟B(tài)，或者導(dǎo)通時(shí)問過短；儲(chǔ)能電感經(jīng)過多于一整個(gè)周期的能量釋放，輸出電壓下降，開關(guān)管下一個(gè)周期內(nèi)的占空比又會(huì)大?如此周而復(fù)始，使變壓器發(fā)生較低頻率(有規(guī)律的問歇性全截止周期或占空比劇烈變化的頻率)的振動(dòng)，發(fā)出人耳可以聽到的較低頻率的聲音。

3結(jié)束語

開關(guān)電源短路保護(hù)工作相當(dāng)重要，尤其是在惡劣環(huán)境及意外事故條件下，保護(hù)電路是否完善，是否按照預(yù)定設(shè)置進(jìn)行工作。對(duì)電源裝置安全性和可靠性的提升至關(guān)重要實(shí)際檢測(cè)在驗(yàn)收技術(shù)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)保護(hù)電路進(jìn)行仔細(xì)的驗(yàn)證。當(dāng)然。對(duì)開關(guān)電源短路的電路結(jié)構(gòu)和保護(hù)方案多種多樣。但要視具體裝置而定，對(duì)于不同功率，不同大小的產(chǎn)品，其選擇也不相同，總之，應(yīng)選擇合理的保護(hù)方案和電路結(jié)構(gòu)，使得在故障條件下真正有效地實(shí)現(xiàn)保護(hù)。