第1期2000年1月
PRACTIC A L ME AS URE ME NT TECH NO LOGY
实用测试技术
N o11
Jan.,2000开关型稳压电源的分析
张少峰 谷笑娜 刘洪年
(山东工程学院，淄博255012)磁卡复制
摘要 本文从实验角度讨论调脉宽型开关稳压电源与调频型开关稳压电源的转换关系，以及电源效率、输出电容的选择问题。
truecrypt破解关键词 开关电源 调脉宽型 调频型 占空比
“开关型稳压电源”与“串联调整型稳压电源”相比，以其高效节能；适应市电变化能力强；输出电压可调范围宽；一只开关管可方便地获得多组电压等级不同的电源；体积小，重量轻等诸多优点，而被广泛地得 到采用。因教学内容需要，我们制作了一套“开关型稳压电源”教具，电路如图1(略)，常见。资料中称为“串联调宽型开关稳压电源”，在性能方面一般分析此电源不能独立成单元电路，其原因是必须被外加信号牵引才能工作。我们对其电路进行了实测，结论并非如此。下面依据实测数据说明该电源电路的一些特点，目的是能给学生一些比较清楚的概念，和一组有说服力的数据。 1 通过测试数据说明该电路的控制方式
开关电源控制输出电压不变的方式有两种:“调脉宽型开关稳压电源”,“调频型开关稳压电源”。不论哪一种形式都是通过控制开关管Q1的开通时间，关断时间，或周期T等三个参数得以实现输出电压不变，只是控制三个参数的变化规律不同，产生了两种控制方式。“调脉宽型开关稳压电源”定义为：电路采用固定的开关频率，当输出电压U0变化时，控制电路自动地调整开关管的导通时间长短，以得到所需要的占空比，开关时间仅因周期不变而作相应变化。“调频型开关稳压电源”定义为：开关频率不固定，随工作状态(输入电压，输出功率)的变化而变化，控制电路的作用是自动地调整导通或关闭时间，或同时调整导通和关闭时间，以得到合适的占空比，保持输出电压不变。下面两个实验可说明电路的特点。
实验一，电路不加牵引信号，分A、B两步实验。A实验：保持输入电压U∽不变(交流输入电压不变)，改变输出功率。
用滑线电阻器作该电源的可变负载，负载电流设定在300mA至600mA的范围内保持输出电压不变，测得T的变化数据如表1。
表1(U
保持不变)负载电流(mA)(μs)(μs)T(μs)f(kH z) 3002638641516
4003244761312
5003852901111
6004464108913
表1的实测数据说明:1.图1(略)电路没有外加信号牵引不仅能够正常工作且稳定性能良好。2.t on、t off值的大小在控制电路的作用下随负载变化而向同一方向变化，因而频率必定也随负载变化而变化，这表明该电源在无牵引信号的工况下具有“调频型”开关电源的性能。
B实验：固定输出负载功率600mA；改变输入电压U∽，使U∽在170V～250V范围内变化考核其稳定性能。
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因为影响输出电压U0变化有两种原因，其一是负载功率变化，其二是输入电压U∽的变化，所以实验分A、B两种情况做。经实验测得数据如表2。
表2(U0保持不变)输入U∽(V)t on(μs)t off(μs)T(μs)f(kH z) 17050601109
250346010010
表2数据同样说明t on、t off随输入电压变化相同一方向变化，频率也随之而变化，符合“调频型”开关电源的性能。两种情况结论是相同的。
实验二，按常规要求电源外加牵引信号考核其稳定性能。
用函数发生器产生周期为64μs的矩形波，脉宽12μs(模拟行扫描信号)；同实验一一样作A、B两个实验。A实验与实验一A条件相同。测得表3数据。
B实验条件与实验一B相同。测得表4数据。
表3、4实验数据说明:11图1电路外加信号牵引属“调脉宽型”开关稳压电源。21揭示了调脉宽型稳压电源负载电流变化不影响占空比，占空比变化只与输入电压的变化有关。
表3(U0保持不变)负载电流(mA)t on(μs)t off(μs)T(μs)f(kH z) 300234164
400244064
500253964
600253964
1516
表4(U0保持不变)输入电压(V)t on(μs)t off(μs)T(μs)f(kH z) 1703232641516
2502044641516
实验一、二可归纳如下:11图1电路可以独立成一个单元电路，在设计条件范围内可以正常工作。21外加牵引信号与无牵引信号在开关电源电路的形式上完全不同。从理论上讲任何一个自激振荡电路均可
被其高于自身固有频率的外加信号所牵引。就控制方式而言，图1电路要分两种情况全面分析，以便给学生清楚明了的概念。
2 输出滤波电容器的选择
我们做了如下实验：输入电压U∽=220V，输出电压U0=110V,I P0=600mA，电容C11取三个值，分别在有信号牵引，无信号牵引两种情况下实验。测得结果如表5、6。
表5(无牵引信号)输出电容(μf)纹波电压(mV)
omap44601001200
220600
440500
表6(有牵引信号)输出电容(μf)纹波电压(mV)
100150
22070
32070
表5、表6数据说明当滤波电容取值足够大时，再增加滤波电容值，对纹波电压影响极其微弱，换句话讲滤波电容值不是愈大纹波愈小。再者其取值要考虑性能价格比，电容值愈大系统体积增加，成本增加。资料中查得滤波电容取值公式:
C min=I P0max・T/U r B
式中:I P0max—负载最大电流
U rB—纹波电压
T—电源开关周期
频率在16K以上时公式计算得到的值比较准确，建议可用该式进行估算取值，然后经实验取适当值。
3 开关电源的效率
一般资料中介绍开关电源的(下转第48页)
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过滤器球阀・
对其实行免检、抽检或每件检查的制度。实行免检或抽检可以降低检测费用。由于对协作单位质量的信誉度定期进行认证和考核，达到要求的虽实行免检或抽检，其质量仍可以得到保证。对一些关键零件实行每件检查的制度又是非常必要的。所以合理制定与实施入厂检验制度是非常重要的。
21建立首件检查制度
在产品更换规格时需要调整机床，更换模具或工艺装备，必须进行首件检查，只有首件合格后才能大批量投入生产。由于刀具磨损需要对机床进行调整或对刀，这时也应进行首件检查，在更换刀具，或刀具刃磨后也都要进行首件检查。
31复杂刀具刃磨后的检查制度
壳体加工对一些高精度复杂刀具如齿轮滚刀、蜗轮滚刀、花键拉刀等刃磨后要对其刃磨质量进行检查，不合格刀具不能使用。
41对工装、模具、量具、机床设备应建立定期检查与检验的制度。合理制定周期对保证产品质量与降低成本，提高效率是非常重要的。
51校准用标准件定期检验制度
标准件需要经常定时或定量对机床或检测设备进行校准，标准件会产生磨损，防止因标准件磨损而造成废品，应对标准件作定期检验，及时修正标准件的尺寸。
61建立统计与预报制度
根据产品检查中的大量数据，对产品的某些参数作出统计，得到这些参数的变化情况，根据预先设置的参照数，发出某种警告，如机床调整，刀具的调整与刃磨，检测设备的重新校准，以及机床的检修等等。
71对新工艺、新工装进行质量跟踪分析，并给出其质量结论，以及制定其检验制度。
81对新产品的原理、结构、材料等进行质量跟踪分析，给出其质量结论，并制定其检验制度。
在生产的整个过程中，检测是个很重要的、不可忽视的一环，在生产、检测中实现闭环控制生产时，才能有效防止不合格零件或产品的产生，这种闭环控制可以是人工的，也可以是自动的。自动闭环控制，其效果更高。
米黄石
在当今信息时代，许多高科技生产设备中都含有大量传感器，不停地进行着自动检测，通过计算机将检测到的数据进行分析，并自动反馈到生产中，对生产设备的状态，参数进行自动调控。这里把生产与检测溶于一体，并自动进行反馈。对于这样的设备也需建立定期校准与定期检修的制度。
只有对检测有了全面、正确的认识，认真执行以上预防废品的各项检测制度，才能更好地保证产品质量和促进生产力不断地发展。
(上接第33页) 效率为85%左右，实测图1电路：当U∽=220V,U0=110V,I P0=600mA有信号牵引时电源效率为94%；无信号牵引时效率为91%。效率不同的主要原因是由于开关电源变压器用高导磁率磁性铁芯，工作在不同频率下的铁芯涡流损耗不一致所造成的，其次是调整管的开关损耗，调频型必然损耗大。
4 结束语
以上是我们针对图1电路进行测试后的一些看法，对两种开关电源控制方法的其他参数没有牵涉。但由此可得出几点有意义的结论:①调脉宽型无牵引信号不仅能正常工作，且稳定性能不变，电源自动进入调频状。②在恒定负载状况下，调脉宽型与调频型开关电源的占空比相同，只与输入电压有关(可由能量守恒定律关系推出)。③两种电源无严格分界，相互交融，因牵引信号的存在与否而异。④自动转换的前提条件是开关变压器必须有足够大的激磁感抗。
参考文献
1 集成电路彩电视机原理、调试、新技术1人民邮电出版社
2 [日]户川治郎著，何雄杰译1使用电源电路设计手册1中国计量出版社
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