影响开关电源的因素
开关电源频率设置的依据
开关电源频率设置的依据
开关电源的频率设置通常取决于以下几个因素：
1. 国际标准，在全球范围内，电力系统的频率通常是50Hz或
60Hz。
大多数国家和地区都遵循这些标准，因此，开关电源的频率
设置通常会遵循所在国家或地区的标准电网频率。
2. 应用领域，不同的应用领域可能对频率有不同的要求。
例如，一些应用可能需要更高的频率以减小电子设备的体积和重量，而另
一些应用可能需要更低的频率以降低能量损耗。
因此，开关电源的
频率设置可能会根据具体的应用需求进行调整。
3. 设备兼容性，某些设备对输入电源的频率有特定的要求。
开
关电源的频率设置可能需要与特定设备的要求相匹配，以确保设备
可以正常工作并且不会受到损坏。
4. 环境和成本考虑，在某些情况下，频率设置可能受到环境和
成本考虑的影响。
例如，某些频率可能会更容易实现并且成本更低，因此在制定频率设置时可能会考虑这些因素。
总的来说，开关电源的频率设置的依据主要取决于国际标准、应用领域的要求、设备兼容性以及环境和成本考虑。
综合考虑这些因素，制定合适的频率设置可以确保开关电源在特定应用中能够正常工作并且符合相关的标准和要求。
开关电源工作频率的原理分析
开关电源工作频率的原理分析开关电源是一种高效稳定的电源供应系统，在许多电子设备中得到广泛应用。
在开关电源的设计和使用过程中，工作频率是一个至关重要的参数。
本文将分析开关电源工作频率的原理，并探讨其对性能的影响。
一、开关电源的基本原理开关电源是通过快速开关管将输入电源切换成高频脉冲信号，然后经过滤波、调整和变换等环节，最终得到稳定的输出电压。
这种切换过程会产生开关频率的信号，即工作频率。
二、工作频率的选择原则1. 效率：开关电源的效率在很大程度上取决于工作频率。
较高的工作频率会导致较低的开关损耗，从而提高整个系统的效率。
2. 尺寸：开关频率高的电源可以采用较小的元件，减小整体体积。
尤其在微型电子设备中，对尺寸的要求较高。
3. 抗干扰能力：工作频率的选择还应考虑系统对外界干扰的抗性。
合适的工作频率可以减小电源对周围环境电磁波的敏感程度，提高系统的抗干扰能力。
三、开关电源工作频率的影响因素1. 电感元件：工作频率越高，电感元件的体积越小。
同时，高频信号会导致电感元件产生更大的功率损耗，因此需要选择工作频率适中的电感元件来平衡体积和损耗的关系。
2. 开关管：开关管具有较大的开关频率响应能力，但频率过高会产生更大的导通压降和开关损耗。
因此，在选择开关管时，需综合考虑频率响应和损耗的权衡。
3. 输出滤波：工作频率的选择还涉及输出滤波电容的大小。
频率过高会导致输出滤波电容变得更小，从而可能引起输出电压波动或噪声。
四、常见的工作频率范围开关电源的工作频率通常分为几个常见的范围，包括：1. 低频范围（20 kHz以下）：适用于需要高功率输出和承受重载的应用，如电感加热、电动工具等。
2. 中频范围（20 kHz至100 kHz）：适用于一般的电子设备，如计算机、通信设备等。
在这个频率范围内，可以实现较高的效率和尺寸优势。
3. 高频范围（100 kHz以上）：适用于追求小型化和高效率的应用，如笔记本电脑、手机等微型电子设备。
开关电源电气可靠性设计
开关器件在开关过程中会产生di/dt 和dv/dt，导致电磁干扰。
变压器是开关电源中的重要元件，其 初级和次级绕组之间存在寄生电容， 会产生电磁干扰。
电磁屏蔽技术应用
1
电磁屏蔽是抑制电磁干扰的重要手段之一，通过 屏蔽可以有效地减小电磁干扰的传播。
2
电磁屏蔽主要分为静电屏蔽和电磁屏蔽两种，静 电屏蔽主要通过接地实现，而电磁屏蔽主要通过 使用导电材料实现。
失效模式与影响分析（ FMEA）
对电源潜在的失效模式进行分 类和评估，确定其对系统可靠 性的影响程度。
故障树分析（FTA）
通过建立电源故障与潜在失效 模式之间的逻辑关系，找出导 致故障的原因和途径。
失效物理分析（FA）
可靠性工程技术
对失效的电源进行物理层面的 分析，包括材料、结构、工艺 等方面的研究，找出失效的根 本原因。
定期检查
定期对电源进行检查，包括外观、连接、元器件等，确保电源的正 常运行。
清洁保养
定期对电源进行清洁保养，保持电源的清洁和干燥，防止灰尘和潮 湿对电源的影响。
更换损坏元器件
如果发现电源中的元器件损坏，应及时更换，防止故障扩大。
THANKS
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设计目标 优化电源性能，提高电源效率。
提高开关电源的电气可靠性，减少故障率。 降低维护成本，提高生产效率。
02
开关电源电路设计
输入滤波电路设计
01
02
03
滤波电容
用于滤除输入电源中的高 频噪声，提高电源稳定性 。
滤波电感
用于抑制电流的突变，减 少电磁干扰。
保险丝
用于保护电路免受过载或 短路引起的故障。
运用可靠性工程原理和方法， 对电源进行设计、制造、试验 和使用过程中的可靠性管理， 提高电源的电气可靠性。
开关电源电流控制原理
开关电源电流控制原理开关电源电流控制原理1. 引言在现代电子设备的设计和应用中，开关电源是一种常见的电源供应方案。
相比传统的线性电源，开关电源具有高效率、小体积、低成本等优点，因此被广泛应用于各个领域。
在开关电源中，电流控制是一个关键的技术，通过合理的电流控制手段可以实现电源的稳定工作和优化性能。
本文将从开关电源电流控制的原理出发，深入探讨其深度和广度。
2. 开关电源的基本原理开关电源主要由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等几个基本部分组成。
其中，变压器起到了电压变换的作用，整流电路将交流电转换为直流电，滤波电路用于去除直流电中的纹波，稳压电路则确保输出电压的稳定。
这些部分协同工作，实现了开关电源的正常运行。
3. 开关电源电流控制的基本原理在开关电源中，电流控制的基本原理是通过控制开关管的导通和截止时间来实现的。
电流控制的主要手段有三种：固定频率恒定占空比控制、固定占空比变频控制和边界控制。
固定频率恒定占空比控制是最常用的一种方法，通过调节开关管的导通时间和截止时间来控制输出电流的大小。
固定占空比变频控制则是在保持占空比不变的情况下改变开关频率来控制电流。
而边界控制是根据输入电压和输出电流的边界条件来控制开关管的导通和截止时间。
4. 开关电源电流控制的影响因素在进行开关电源电流控制时，有一些关键因素需要考虑。
首先是开关管的导通电流和截止电流。
导通电流的大小决定了输出电流的上限，而截止电流的大小决定了输出电流的下限。
其次是开关管的导通和截止时间。
导通时间的长短决定了输出电流的持续时间，截止时间的长短决定了输出电流的间断时间。
输入电压和负载变化也会对电流控制产生影响。
5. 开关电源电流控制的优化策略为了实现更好的电流控制效果，可以采取一些优化策略。
首先是采用合适的控制算法来控制开关管的导通和截止时间。
常见的控制算法有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
其次是使用合适的电感和电容进行滤波，以减小输出电流的纹波。
开关电源可靠性设计
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目 录
• 开关电源可靠性概述 • 开关电源可靠性设计原则 • 开关电源可靠性设计技术 • 开关电源可靠性试验 • 开关电源可靠性管理 • 开关电源可靠性案例分析
01
CATALOGUE
开关电源可靠性概述
开关电源的可靠性定义
开关电源的可靠性定义为在规 定的工作条件下和规定的时间 内，完成规定功能的能力。
THANKS
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选择符合国家标准和规范的防雷器件，如压敏电阻、气体放电管等，以保护开关电源免受雷电过电压的冲击。
防雷电路设计
针对雷电过电压的冲击，可设计相应的防雷电路，提高开关电源的耐压性能和可靠性。
04
CATALOGUE
开关电源可靠性试验
环境试验
01
02
03
04
温度试验
评估开关电源在各种温度下的 性能和稳定性。
失效率是指设备在规定条件下，单位时间内发生故障的概率。可靠度是 指在规定条件下，设备在给定时间内不发生故障的概率。故障率是指在 规定条件下，单位时间内发生故障的概率。
开关电源的可靠性影响因素
元器件的可靠性：元器件的可靠 性直接影响到整个电源的可靠性 。
制造工艺：制造工艺的精湛程度 直接影响到电源的质量和可靠性 。
湿度试验
检测开关电源在各种湿度条件 下的性能和稳定性。
振动试验
模拟运输或使用过程中可能遇 到的振动，以检验开关电源的
机械性能。
冲击试验
模拟开关电源在运输或使用过 程中可能受到的冲击，以检验
其抵抗机械应力的能力。
寿命试验
负载寿命试验
在规定负载条件下测试开关电源的寿 命。
空载寿命试验
开关电源选型方法
开关电源选型方法
开关电源是一种高效率、小体积、轻重量、可靠性高的电源，已广泛应用于计算机、通信、工业自动化等领域。
选型开关电源时，需要考虑以下几个因素：
1. 输出功率：开关电源的输出功率应该大于所需的负载功率，通常要留出一定的余量，以确保电源可靠运行。
2. 输出电压：开关电源的输出电压应该与负载要求的电压匹配。
如果负载要求的电压范围较宽，则需要选择可调电压的开关电源。
3. 输出电流：开关电源的输出电流应该大于或等于负载需要的电流。
如果负载需要的电流变化较大，则需要选择稳定输出电流的开关电源。
4. 效率：开关电源的效率越高，能源消耗越少，发热越少，使用寿命越长。
因此，应该选择高效率的开关电源。
5. 尺寸和重量：开关电源的尺寸和重量应该与应用场景相适应。
6. 可靠性：开关电源的可靠性应该高，以确保在各种恶劣环境下可靠运行。
7. 价格：开关电源的价格应该适中，不能过于昂贵，也不能过于便宜影响其性能和可靠性。
综上所述，选型开关电源需要考虑多个因素，需要根据具体应用场景和需求进行综合评估。
- 1 -。
电力电子技术中的开关电源稳定性问题解决
电力电子技术中的开关电源稳定性问题解决在电力电子技术领域中，开关电源的稳定性问题一直是一个关注的焦点。
开关电源的稳定性直接影响着整个电力系统的可靠性和效果。
本文将探讨电力电子技术中开关电源稳定性问题的解决方法。
一、开关电源的稳定性问题概述开关电源作为一种常用的电力电子设备，具有高能效、小体积和可调性强等特点，被广泛应用于各个领域。
然而，由于其整流环节存在的开关行为和功率因素调节等原因，导致开关电源在工作过程中容易产生一些稳定性问题。
例如输出电压波动大、远离设定值、负载响应能力差等。
二、稳定性问题的原因分析1. 开关动作不精确：开关电源的稳定性问题往往与开关件的精度有关。
开关电源在开关过程中既要迅速切换又要保持较高的精度，若开关动作不准确，就会导致输出电压波动。
2. 电路参数变化：开关电源的电路参数可能会随着温度变化、元器件老化等因素而发生变化。
这些参数的变化可能导致开关电源的输出电压产生波动或偏离设定值。
3. 输入电源的干扰：开关电源在工作时，输入电源可能会受到外界干扰，如电磁辐射、电压波动等。
这些干扰可能会传导到开关电源输出端，引起输出电压的不稳定性。
三、解决开关电源稳定性问题的方法1. 优化开关设计：通过改进开关电源的设计，提高开关件的精度和动作准确性，减小开关动作带来的波动。
可以采用高精度的开关元器件，优化控制算法，提升开关电源的稳定性。
2. 对电路参数进行补偿调节：通过对开关电源的电路参数进行实时监测和测量，利用反馈控制算法对电路参数进行补偿调节，使得开关电源在工作过程中能够自动适应参数变化，提高稳定性。
3. 增加滤波电路：在开关电源输出端加入滤波电路，能够有效地滤除输入电源的干扰信号和谐波成分。
滤波电路的设计应考虑到频域特性和干扰的消除效果，以提高开关电源的稳定性。
4. 提高工作温度范围和负载适应能力：开关电源在设计中考虑到工作温度范围和负载变化的适应能力，使其在不同工况下能够保持较好的稳定性。
开关电源8大损耗,讲的太详细了
开关电源8大损耗，讲的太详细了能量转换系统必定存在能耗，虽然实际应用中无法获得100%的转换效率，但是，一个高质量的电源效率可以达到非常高的水平，效率接近95%。
绝大多数电源IC 的工作效率可以在特定的工作条件下测得，数据资料中给出了这些参数。
一般厂商会给出实际测量的结果，但我们只能对我们自己的数据担保。
图1 给出了一个SMPS 降压转换器的电路实例，转换效率可以达到97%，即使在轻载时也能保持较高效率。
采用什么秘诀才能达到如此高的效率？我们最好从了解SMPS 损耗的公共问题开始，开关电源的损耗大部分来自开关器件(MOSFET 和二极管)，另外小部分损耗来自电感和电容。
但是，如果使用非常廉价的电感和电容(具有较高电阻)，将会导致损耗明显增大。
选择IC 时，需要考虑控制器的架构和内部元件，以期获得高效指标。
例如，图1 采用了多种方法来降低损耗，其中包括：同步整流，芯片内部集成低导通电阻的MOSFET，低静态电流和跳脉冲控制模式。
我们将在本文展开讨论这些措施带来的好处。
图1. 降压转换器集成了低导通电阻的MOSFET，采用同步整流，效率曲线如图所示。
降压型SMPS损耗是任何SMPS 架构都面临的问题，我们在此以图2 所示降压型(或buck)转换器为例进行讨论，图中标明各点的开关波形，用于后续计算。
降压转换器的主要功能是把一个较高的直流输入电压转换成较低的直流输出电压。
为了达到这个要求，MOSFET 以固定频率(f S)，在脉宽调制信号(PWM)的控制下进行开、关操作。
当MOSFET 导通时，输入电压给电感和电容(L 和C OUT)充电，通过它们把能量传递给负载。
在此期间，电感电流线性上升，电流回路如图2 中的回路1 所示。
当MOSFET 断开时，输入电压断开与电感的连接，电感和输出电容为负载供电。
电感电流线性下降，电流流过二极管，电流回路如图中的环路2 所示。
MOSFET 的导通时间定义为PWM 信号的占空比(D)。
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影响开关电源中效率的因素
我认为影响开关电源效率的因素主要有以下几个方面：
（1）反馈回路选取和设计的不合理
对于不同的反馈电路，电源的效率是不一定的，比方最简单的反馈电路中是由一个采样电阻采样，由一个稳压管控制输出电压。
这样做下来，采样电阻上的损耗就是I2*R，打比方我做的一款输出电流为350mA，采样电阻为 3.3Ω，这样做下来的损耗为0.35*0.35*3.3=0.40425W，这0.4W的损耗会使电源的效率下降3%左右，影响还是很大的；同样我用反馈用恒流恒压芯片做比如LM358，TSM1052，AP4313等等，这个采样电阻基本上在零点几欧姆，这样做下来的损耗是很小的，因此用芯片做反馈的恒流电路会比用采样电阻做的反馈电路的效率要高。
但是他们各有各的优缺点：1）电阻反馈的成本低，电路简单；芯片反馈的成本高，电路复杂
2）电阻反馈的恒流精度不高，效率低；芯片反馈的恒流精度高，效率也高。
（2）变压器设计不合理
主要分2方面原因：
1）变压器磁芯出现饱和现象，是回路和开关管流过的很大电流，造成损耗变大，因此要想不出现饱和现象必须要有足够的磁芯气隙，这就要对匝数和感量要有比较合理的设计；
2）变压器漏感太大，因为变压器的能量不可能完全由初级传给次级，变压器的制作过程中肯定会有漏感的出现，漏感越大，损耗越大，因此减小变压器漏感也是提高电源效率的有效途径，在实际设计中，通常选用三明治绕法来降低漏感。
（3）芯片外围电路调节的不合理
1）驱动功率不足，开关管从开始导通到完全导通的延时时间过长，产
生的开关损耗过大；
2）驱动波形上升沿不陡，形成爬坡状，家具导通延时时间，是开关损
耗增大；
3）栅极串联电阻RG数值偏大，是开通、关断时间及开通、关断损耗增
大；
4）栅极驱动正偏电压+VGE过大，这样回事的IGBT处于断态，这样会产
生一个电流脉冲，引起不必要的热损耗；
5）死区时间设计太小，当栅极串联电阻RG大及高温运行情况下开关管
的关断时间加大，损耗加大；
6）栅极周围电路布线不合理，出现电路震荡是损耗增大。
（4）输出整流二极管选取不合理
这主要有2方面的原因： 1）整流二极管的正向导通电压VF过大,造成损耗变大，解决办法是选用正向压降VF值小的二极管；
2）二极管的反向恢复时间长，引起损耗增大，一般我们选用的输出整流二极管是反向恢复时间短的快恢复二极管或肖特基二极管，反向恢复时间<50ns
（5） RCD吸收回路设计不合理
RCD吸收回路设计的不合理，R和C的值要合理计算：
1)若C值较大，C上电压缓慢上升，副边反激过冲小，变压器能量不能迅速传递到副边；
2)若C值特别大，电压峰值小于副边反射电压，则钳位电容上电压将一直保持在副边反射电压附近，即钳位电阻变为死负载，一直在消耗磁芯能量； 3)若RC值太小，C上电压很快会降到副边反射电压，故在St开通前，钳位电阻只将成为反激变换器的死负载，消耗变压器的能量，降低效率： 4)如果RC值取得比较合适，使到S1开通时，C上电压放到接近副边反射电压，到下次导通时，C上能量恰好可以释放完，这种情况钳位效果较好，但电容峰值电压大，器件应力高。
因此R和C的取值不能太小也不能太大，具体的值要经过大致计算后在系统调试，一边能达到最佳效果。
以上就是我认为可能对开关电源效率造成影响的原因，可能有不足的地方，这个还要在以后的学习和实践中继续研究。