Power基本電性
常用電源供應器(power supply)分為線性穩壓電源(line regulation power)和開關電源(switching power supply)兩種,線性電源其主要物點為體積大、效率低、成本低、穩壓效果差,開關電源物點是:體積小、效率高、成本較高,穩壓效果好,對市電化影響小,線性電源常用於對電壓要求不嚴的產品中,隨著科學技術的日益發展,電子產品的體積越來越小,對電源的要求也越來越高,所以開關電源在日常生活中扮演著越來越重要的角色,廣泛用於資訊產業,家庭消費電子產品、軍事、通訊、導航等領域,那麼怎樣來衡量一臺開關電源的好壞呢?為此我們必須了解power 的基本電性.
1、 交流輸入(ac input)
描述power交流輸入主要技術指標有:輸入電壓、輸入電流、電磁兼容、功率因數校正、頻率等.
1. 輸入電壓(input voltage)
輸入電壓範圍有全世界範圍(FOR RANGE) 85～264V ,單範圍(SINGLE RANGE)85～132V,或185～264V.
2. 頻率(FREQUENCY)
工作頻率為50HZ 或 60HZ ,在頻率變化不影鄉開關電源的特性時多半為47～63HZ,船舶用的物殊電源頻率為400HZ.
3. 輸入電流(INPUT CURRENT).
輸入電流包括平均電流(RMS ＣＵＲＲＥＮＴ)和瞬間衝擊電流（INRUSH CURRENT）,平均電流指POWER 在額定輸入電壓下的電流,如保險管規格250V 6.3V 指在250V交流輸入時保險管能承受的平均電流為6.3V ,瞬間衝擊電流指POWER 在額定輸入電壓,最大負載時開機瞬間輸入的最大電流.
4. 電磁兼容(ELECTROMAGNETIC COMPATIBKUTY EMC)
ENC包括POWER本身的電磁通過傳導去乾擾其它的電器(電磁乾擾EMI) 和防止其它電器通過輻射來乾擾POWER正常工作(抗輻射乾擾RFI),即POWER與其它電器同時使用不會產生\互相乾擾,EMI規格日本為VCCI 1類, 2類,美國為FCCP15J A類、B類,德國為VDE0871A A類 B類.
5. 功率因數校正(POWER FACTOR CORRECTION)
由於開關電源常采用電容輸入型整流電路,功率因數非常低只有0.6左右,為防止供電公司少做無用功,歐盟2000年起草並頒布相關法規,要求進入歐洲市埸的電器功率大功率大於75W的均加PFC ,PFC有主動式和被動式兩種,被動式即在入線路中接入扼流圈,可使功率因數提高到0.75左右,主動式常采用在主變器前接入升壓斬波電路,升壓斬波電路可采用專用PWM控制器,如L4981、L6561,這樣能任意控制輸入電流波形,使功率因數提高到0.98以上接近1.
2、 直流輸出(DC OUTPUT)
本章討論的直流輸出主要針對我廠生產的AC/DC降壓型電源,直流部份的電氣特性包括:電壓調整率、功率、效率、漣波&雜訊,遠端監控,PG、PF、+5VSB、開關時間、關機保持時間,過壓保護,欠壓保護,過流/短路保護,過溫保護、超越電壓).
1. 電壓調整率(VOLTAGE REGULATION)
電壓調整率指直流電壓在最小負載電流到最大負載電流之間變化範圍時輸出電壓的變化率,除客戶指定外我廠一般正電壓調整定為±5%,負電壓調整率定為±10%,引起輸出電壓變動原因有:1)靜態輸入電壓的變動, 2)靜態負載的變動, 3)環境溫度的變動,4)初始特性的變動,5)經時特性的變動,6)動態輸入電壓的變態.7)動態負載的變動.
2. 功率(POWER).
功率實際也是描述電源帶載能力的一個量,等於電壓與電流的乘積,多組電壓輸出的電源指各組功率的總和,需特別說明的是多組電壓輸出電源,可能存在兩組不能同時輸出最大功率的現象,如+12V 、+5V兩組總最大功率為240W:但+12V單組最大電流18A,+5V單組最大電流22A,如果+12V帶18A載,則+5V最大只能帶4.8A.
3. 效率(EFFICIENCY).
效率指輸出功率與輸入功率的比值×100%,效率越高發熱損耗越小,一般單組輸出電源效率可達80%以上,多組輸出效率也要求大於65%.
4. 漣波&雜訊(RIPPLE&NOISE)
漣波是與輸出端呈現的輸入頻率及開關變換頻率同步的分量,用峰一峰值表示,一般為輸出電壓的0.5%以內,雜訊是輸出端呈現的除漣波以外頻率的分量,也用峰值表示,一般要求漣波雜訊的總和在輸出電壓的1.5%～2.0%之間.
5. 遠端監控(REMOTE SENSING)
用輸出端到電壓檢測點的輸出引線對電壓降進行補償,但對於大電流與高精度輸出的電源這種功能不太適用,為此常在大電流輸出電壓組加一遠端監控電壓補償線.
6. 過流/短路保護(OVER CURRENT/SHORT PROTECTION)
輸出過流或短路時對電源或負載進行保護,即為過電流保護,保護特性有多种,如下圖示.
1) 為額定電流下垂特性即 字型.
2) 為恆流特性.
3) 為恆功率特性.
一般電源的進流/短路為自恢復型,即電流降到正常值或短路斷開后輸出電壓能恢復正常,一般過電流的設定值為額定電流的120%～160%.
7. 過壓保護(OVER VOLTAGE PROTECTION).
過電壓保護就是輸出端出現過高電壓時對負載進行保護的功能,過電壓保護點一般規定為額定輸出電壓的120%～150%,對要求精度高的電源保護可能設定在110%～130%,發生過壓時使開關電源停振斷開恢復的方法一般是再接通入電源或加復位信號使開關電源恢復正常工作狀態.
8. 欠壓保護(UNDER VOLTAGE PROTECTION)
在輸出電壓達到規定值以下時,檢測輸出電壓下降值,為保護負載以及防止負載誤動作使電源停止工作,系統設備電壓往往送出報警信號,事實上我廠CWT、ATX系列電源的+3.3V、+5V、-5V、-12V在有用TIP3510線路均是通過欠壓保護的原理來實現短路保護.
9. 過溫保護(OVER TEMPERATURE PROTECTION)
電源內部異常或使用不當,電源溫升超過規定值以上時,使電源停止工作或加強散熱條件使溫升在規定範圍內,如CHROMA AC SOURCE的過溫保護是報警並最終使電源停止工作,我廠的N/K板其實也是過溫保護的一種措施,它用一顆正溫度系數(PTC)熱敏電阻來檢測機內溫度,當溫長較高時使風扇高速運轉;當機內溫長較低時,風扇較低速運轉.
10. P.G(POWER GOOD DELAY TIME)電源好延遲時間.
ATX電源PG時間指當PS-ON為低電平時+5V電壓由4.75V到PG信號線產生PG波形的時間,一般要求100Ms
11.開機時間(TURN-ON TIME)
ATX電源開面時間指當PS-ON轉為低電平起到 +5V組電壓由0上升到4.75V的時間;AT電源和CHAPTER 、ADAPTER類產品開機時間指接通AC電源后到DC電壓從0達到額定電壓95%的時間.
12.P.F(POWER FALL DELAY TIME).
PF時間指當PS-0N信號消失后+5V由額定電壓降至95%的時間一般要求1Ms min.
13.關機保持時間(HOLD-UP TIME).
HOLD-UP TIME ATX電源指當AC電壓撤離后到PG信號消失的時間,一般要求保持輸入電壓效率1/2至1個周期的時間,即10Ms～17Ms ,AT電源CHARGER和ADAPTER則指當AC電壓撤離后,輸出電壓由正常值降至額定電壓95%的時間.
14.+5VSB(+5V STAND-BY)+5V待機電壓.
+5VSB是ATX電源的一組待機電壓,它從接通AC后就存在一直到AC消失,一般帶載能力為1.5A或2A.
15.超越電壓(OVERSHOOT VOLTAGE)指開機瞬間DC電壓越過額定電壓的現象.
3、 使用環境(OPERATION ENVERONMENT).
使用環境指POWER在指定的溫度和相對溫度(RELATIVE HUMIDITY)下能正常運作的條件,需特別指出的是POWER最大功率往往指在相對溫度下,室溫25℃時最大帶載能力,當環境溫度升高時輸出功率要降低.
4、 安規(SAFETY).
安規指被相關法律澤規要求強制執行使產品達到保護使用者人身,設備安全的一種措施,在世界不同地區安規規定要求不一樣,如中國的長城認證及2002年頒佈的要求2003年5月1日起執行的是國強制性產品認證標誌為CCC,簡稱3C標誌.常見的安規還有UL、CUL、CSA,國際規格:IEC950、IEC65;歐洲統一規格CE(EN60950、EN60065),德國(VDE TUV);英國(BSI);挪威(NEMKO);瑞典(SEMKO),丹麥(DEMKO);瑞士(SEV);意大利(CEI)、西班牙(IRATR)、美國(UL FCC)、加拿大(CSA),各國安規在安全絕緣上有不同要求,POWER申請UL安規以下元件也需有安規格認證和品牌,AC插座、線材、塑膠CASE、PCB、變壓器,風扇、X-Y電容,絕緣類材料,黃膠,光耦、主開關管、保險絲、初級側大電解電容、開關,整流橋、標簽等.
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