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开关电源设计的一般考虑

作者:dolphin时间:2011-05-11

在设计开关电源之前,应当仔细研究要设计的电源技术要求。现以一个通信电源模块的例子来说明设计要考虑的问题。该模块的技术规范如下:
1 电气性能
除非另外说明,所有参数是在输入电压为220V,交流50Hz以及环境温度25℃下测试和规定的.

表1.1
额定电压输出电流I(max)限流范围过压范围调压范围1调压范围2效 率
54.9V28A110%Imax58.8-61.2V52.55-52.75V45.7
45.9V
>87%

1.1 输入
电压:单相交流额定电压有效值220V±20%
频率:频率范围 45-65Hz
电流:在满载运行时,输入220V,小于8A。在264V时,冲击电流不大于18A
效率:负载由50%-100%为表2.1值
功率因数:大于0.90,负载在50%以上,大于0.95
谐波失真:符合IEC 555-2要求
启动延迟:在接通电源3秒内输出达到它的额定电平
保持时间:输入176V有效值,满载,大于10mS
1.2 输出
电压:在满载时,输出电压设定在表1值的±0.2%
电流:负载电流从零到最大值(参看表1),过流保护开始是恒流,当电压降低到一定值得时,电流截止.
稳压特性:负载变化由零变到100%, 输入电压由176V变到264V最坏情况下输出电压变化不超过200mV.
瞬态响应: 在没有电池连接到输出端时,负载由10%变化到100%,或由满载变化的10%,恢复时间应当在2mS之内.最大输出电压偏摆应当小于1V.
静态漏电流:当模块关断时,最大反向泄漏电流小于5mA.
温度系数:模块在整个工作温度范围内≤±0.015%.
温升漂移:在起初30秒内,±0.1%
输出噪音:输出噪音满足通信电源标准,衡重杂音<2mV.
1.3 保护
输入:输入端保护保险丝定额为13A.
输出过压:按表1.1设置过压跳闸电压,输出电压超过这个电平时,将使模块锁定在跳闸状态.通过断开交流输入电源使模块复位.
输出过流:过流特性按表1.1的给定值示于图1.过流时,恒流到60%电压,然后电流电压转折下降.(最后将残留与短路相同的状态)
输出反接:在输入反接时,在外电路设置了一个保险丝烧断(<32A/ 55V)
过热:内部检测器禁止模块在过热下工作,一旦温度减少到正常值以下,自动复位.
1.4 显示和指示功能
输入监视:输入电网正常显示.
输出监视:输出电压正常显示.(过压情况关断).
限流指示:限流工作状态显示.
负载指示: 负载大于低限电流显示.
继电器:输入和输出和输入正常同时正常显示。
输出电流监视:负载从10%到100%,指示精度为±5%.
遥控降低:提供遥控调节窗口.
1.5 系统功能
电压微调:为适应电池温度特性,可对模块的输出电压采取温度补偿.
负载降落:为适应并联均流要求,应能够调节外特性。典型电压降落0.5%,使得负载从零到增加100%,输出电压下降250mV.
遥控关机:可实现遥控关机。
1.6 电气绝缘
下列试验对完成的产品100%试验。
1.在L(网)和N(中线)之间及其它端子试验直流电压为6kV.
2.在所有输出端和L,N及地之间试验直流2.5kV.这检查输出和地之间的绝缘.
3.下列各点分别到所有其它端子试验直流100V:
电压降低(11和12脚)
继电器接点(14,15和16脚)
状态选择-输入,输出和电流限制(3,4,5和6脚)
4.地连续性-以25A,1 分钟检查,确认安全接地的阻抗小于0.1Ω.
1.7 电磁兼容
符合邮电部通信电源标准.
2 机械规范
尺寸:略
重量: 略
安装方向: 模块设计安装方向是面板垂直放置,使空气垂直通过模块.
通风和冷却: 模块的顶部和底部都有通风槽,使空气流通过模块,经过散热器.因此在系统中应当没有阻碍地对流冷却模块,并应强迫冷却装置使冷却空气经过模块自由流通.
3 环境条件
环境温度: 在0~55℃温度范围内满功率工作.在模块下50mm处模块的入口测量温度.
存储温度:-40~+85℃
湿度:5%~80%,不结冰.
高度: -60m~2000m工作;-60m~10000m不工作.
4 可靠性
MTBF大于100000小时.
这些要求包括:输入电源,输入电压的类型-交流还是直流。交流电源的频率和电压变化范围,整流滤波方式,是否有功率因数要求?如果是直流电源,是直流发电机,还是蓄电池、抑或其它直流变换器?是电流源还是电压源?它们的变化范围和纹波大小。输出电压(电流)大小和调节范围,稳压(或稳流)精度,输出有几路?输出电流(或输出功率),输出纹波电压要求,是否需要限流?瞬态响应要求。负载特性:蓄电池,还是荧光灯,还是电机?这些电气性能之外,是军用还是民用?EMC要求,环境温度。体积与重量要求。是否需要遥控,遥测或遥调?是否需要提供自检测,如此等等。设计出的电源必须满足这些要求。

1.1 主电网电源
如果你购进国外电气设备,不管青红皂白就去插上电源,弄不好就可能烧坏设备电源。因此,要安全使用国外设备,要知道国外电网电源的种类和相关标准。如果你设计的产品是提供出口,也必须了解该地区的电网的标准。



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