图灵 实用开关电源设计 213页 14.7M 高清书签版.pdf

! 第一章 绪 论 第一章 绪 论 第一节 电 源 ! 实验室电源 在开发新的变换器时，都需要用到实验室的直流电源。然而，即使是性能理想的直流 电源，在使用的时候，仍然会出现一些意想不到的现象。 实验室里通常有老式和新式两种直流电源，它们之间的差别非常明显，很容易区分： 旧式电源非常重。这是因为旧式电源采用较重的工作于#$%（或’$% ）频率的金属变压 器，用线性调节手段来减压，其输出端并联大容量的电容（ 甚至更大），机壳里装 !$$$$ ( ! 有风扇，为线性调节器散热。金属结构使这些旧式电源可靠性很高，似乎根本不会坏，我 本人就见过有些旧式电源甚至是二战时期的产品，但现在甚至将来很长的一段时期，仍然 能可靠地工作。 新式电源通常采用开关调节技术。（要注意的是对电噪声非常敏感的应用场合是个 例外，这时电源仍然会采用线性调节技术，但通常功率较小。）开关调节技术使得新式电源 比相同功率的旧式电源要轻很多，但也更容易受到各种问题的影响，本书将从各个方面阐 述这方面的问题。原因之一是虽然新式电源也经常自我宣传容量较大的输出电容，但是 使用的时候如果在其输出端并上足够大的电容，那么任何开关调节都会出现振荡现象。 当然，电源生产厂家已经考虑到用户外接电容的可能性，在设计的时候已经想办法让内部 的输出电容起到主要作用，并针对内部输出电容设计了控制补偿电路，使电源能够稳定工 作。但是如果使用时外接的电容足够大，那么电路的稳定工作仍然会被破坏，最终产生振 荡。实际工作中，虽然线性调节器同样存在振荡的可能，但是#$% 变压器型电源似乎没 有发生这种振荡现象，原因可能是外接那么大的电容基本不可能。 另一个问题是在美国实验室电源是#$% 的。开关调节器电源在这方面有很好的性 能，因为它在#$% 附近有较高环路增益，对输出的#$% 波动有很好的抑制作用。而且， 新的开关型电源比旧式开关电源性能更好，因为一些旧式开关电源采用晶闸管和相控技 术，会带来较强的 噪声。而现代新式的开关电源采用场效应管器件（ 等），其 #$% )*+(,- 控制回路的频带宽度可以设计得很高。旧式线性调节性电源依赖于容量巨大的输出电容 来滤除电压纹波，其效果并不让人满意。 . # ! 第一篇 开关电源的优化设计 旧式线性电源具有优势的另一场合是，有时为了得到应用中需要的更大输出电流，可 以将两台或多台电源并联。（当然，这需要远端传感器，与变换器无关。）旧式变换器的噪 声都在!#$ 的地方，每一个变换器产生的噪声都是同相的，因为它们都由工频电源馈电。 至少噪声的频谱是明确的。对于开关电源来说，使用的时候是没有同步端口的，因此每一 个开关电源都以自己频率工作。如果不凑巧，这些频率非常接近，并联在一起的变换器会 产生一种低频的差频。显然，差频不利于变换器的并联。 % 交流电源 通常人们认为只要插入烤箱的电源插头，面包就可以烤好。但对于我们电源设计人 员而言事实远非如此简单！交流电源种类繁多，并伴有各种各样的问题。为了保证电源 能够长期稳定可靠的工作，需要做大量的工作，对相关的国际和国家技术标准做大量研 究。事实上许多电气工程师一生都在从事这方面的工作，因此这并不是令人吃惊的事情。 在各种不同