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Abstract: this paper of LCD switching power supply work principle, the breakdown maintenance is expounded, etc., the paper SG6841 chip switching power supply/repair process. In line with the use of modern instruments, the comprehensive analysis and value method of repair skills concept, the reference of various kinds of liquid crystal displays of switch power supply difficult-disease maintenance examples, this paper summarizes the accumulate experience, and extrapolate, on fast rule out circuit fault put forward new methods, liquid crystal display overhaul of switch power supply work efficient and accurate.
Keywords: LCD monitor; Switch power source; Working principle; Maintenance example
中圖分類號:TN141文獻標識碼: A 文章編號:
開關電源是現時電子產品廣泛使用的一種電源電路,它具有效率高、體積小、保護功能強大和抗干擾能力強等特點,液晶顯示器電源幾乎全使用開關電源方式。它的作用是把交流220V電壓轉換成液晶顯示器工作所需的各種不同的直流電壓,直流電壓精度和穩定性將會影響顯示器的正常工作。
液晶顯示器開關電源與傳統CRT顯示器開關電源工作原理大同小異,但電路結構和特點有區別。早期的PWM 芯片大多采用UC384X系列(如UC3842、UC3843),因新產品體積越來越小及環保和安規要求越來越嚴格,出現了384XG及684X等具有Green Function的IC。Green Function為環保功能的意思,要求是在滿載70W以下的電源產品,當負載沒有輸出功率的情況下,輸入電源正常供應時電路消耗功率必需小于1W以下。
液晶顯示器電源電路形式多樣,所用控制芯片各具特點。下面以使用廣泛的SG6841芯片的開關電源為例,介紹其工作原理、闡述其故障排除方法。
一、SG6841芯片的工作原理
SG6841是一款高性能固定頻率電流模式控制芯片,屬于電流型單端PWM調制器,具有性能優良、價格低廉等優點,可精確控制占空比,擁有低待機功耗和眾多保護功能。但其控制電路和保護電路比較復雜, 在實際應用中容易發生故障,各部分電路互相牽連,給檢修故障帶來一定的難度。SG6841內部結構如圖1所示,引腳功能見表1。
圖 1 SG6841內部結構電路圖
表 1SG6841引 腳 功 能
腳號 名稱 功 能 典型電壓值( V )
1 GND 接地端 0
2 FB 反饋端,控制PWM占空比 1.8
3 VIN 啟動電流輸入,提供一開始電壓 20
4 RI PWM頻率設定,外接電阻可改變PWM頻率 1.3
5 RT 溫度和過壓保護端,外接保護檢測回路 4.7
6 SENSE 過流保護端,超過閥值時芯片停止輸出 0
7 VDD 電源端 (工作電壓) 17.5
8 GATE PWM驅動脈沖輸出端,圖騰柱式輸出 1.5
由SG6841構成的典型電路如圖2所示,該圖是優派 VE710S/B 液晶顯示器電源電路。在實際使用中,SG6841容易被靜電損壞,維修時應引起重視。
1.啟動過程
輸入220V交流電經保險F901、負溫度系數熱敏電阻NR901、互感濾波器L902后,再經BD901整流、C905濾波,在C905端形成300V左右的直流電壓。電壓由R906、R907送至SG6841的3腳,由于3腳外部接有VD904、VZD905等元件,故3腳電壓最高能達到20V左右。3腳電壓經內部電阻對7腳外接電容C907、C908充電,使7腳電壓上升,當7腳電壓達到16V時,內部電路啟動,從8腳輸出驅動脈沖,開關管VT903進入開關工作狀態。啟動后,變壓器L2繞組的脈沖電壓經R908限流、VD902整流,C907、C908濾波后,得到12V直流電壓供給7腳作為SG6841供電電壓。
SG6841具備綠色工作模式,振蕩頻率隨輸出功率增大而增大,最后達到設置值。在待機時由于輕載運行,內部控制器會使振蕩器振蕩頻率較低,工作于綠色模式,功耗在0.5W左右。開機時負載增加,此時振蕩頻率提高至設置值。兩種狀態之間轉換依靠2 腳、6腳電壓和內部電路來完成。
2.輸出電壓
電路工作后,變壓器L1繞組上產生脈沖電壓,次級繞組感應出脈沖電壓。L4繞組上脈沖電壓經VD912整流,C925、L904、C926濾波后,得到+5V的直流電壓,該電壓分成兩路經接插件CN102送至主板供電。L3繞組與L4繞組串聯后輸出脈沖電壓經VD910整流,C922、L903、C924濾波后,得到+12V直流電壓,分別給逆變器和主板供電。
3.穩壓過程
穩壓主取樣點設在+5V輸出端,輔助取樣點設在+12V輸出端。當電壓上升或者負載變輕等引起各路輸出電壓上升時,+5V電壓上升,經R925、R926分壓后,送至IC903(THL431)控制腳的電壓上升,使得IC902 內部發光二極管發光增強,光電三極管內阻變小,SG6841的2腳電壓下降, 8腳輸出脈沖寬度變窄,VT903飽和時間縮短,電源輸出電壓下降,通過調整開關脈沖占空比來實現穩壓控制,當電源各路輸出電壓下降時,穩壓過程與上述相反。
當+12V和+5V分別超過12.2V和5.1V時,VZD902、VZD903導通,通過R927送到IC903控制端,同樣使得輸出電壓降低。由于采用雙取樣回路,穩壓回路的調節力度加強,提高穩壓精度。
4.保護電路
關鍵詞:輔導員;研究生;精細化管理
中圖分類號:G647 ?搖文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)14-0213-02
精細化管理并不是新詞,它源于發達國家的企業管理,是指社會分工以及服務質量的精細化。它將常規管理引向深入的基本思想和管理模式,是一種以最大限度地減少管理所占用的資源和降低管理成本為主要目標的管理方式。伴隨著高等教育的全面快速發展,研究生招生規模日益擴大,與學生切身利益相關的新情況新問題不斷涌現,以往粗放式管理模式已無法滿足輔導員針對學生的管理需求,貫徹理念、明確責任、重視過程、完善制度、加強監督成為研究生輔導員共同的心聲,也是高校學生工作的當務之急。
一、輔導員開展研究生精細化管理中的主要問題
1.研究生班級及黨支部建設方面。研究生招生規模取決于導師人數配置,目前高校大多為綜合性大學,專業導師人數差異導致各專業研究生人數、質量相差很大,學校弱勢學科的研究生寥寥無幾,而學校重點學科的研究生濟濟一堂,出類拔萃。班級和黨支部建設是輔導員開展研究生管理工作的前提和基礎。研究生生源高校不同導致入黨材料規范不一,很多學生在本科階段被推選為入黨積極分子,證明材料不齊全導致其積極分子身份存在爭議。
2.研究生參與課外學術活動及文體活動方面。高校的課外學術活動主要以學科競賽、學術講座為主。學科競賽需學生投入大量精力且獲獎結果未知性較大,學生參與度普遍不高。以筆者所帶研究生為例,學生在研一時參與度不足10%,主要以挑戰杯、數模、英語競賽為主。學校每年都會請大量的專家來學校做學術講座,學生處為保證出席人數,得向各學院攤派參會人數。各學院舉辦的講座也是需各班級攤派。研究生參與文體活動積極性不高導致對學生生活習慣及性格影響較大,易引發其他心理問題等。
3.研究生的綜合測評及獎學金分配方面。研究生綜合測評細則不夠完善。研究生的獎學金往往與綜合測評排名掛鉤,綜合測評中爭議最大的是德、智、體的加分部分,雖然學校有統一的研究生手冊規定,但往往有一些加分個例不在條款規定之內,處于尷尬的地位。基礎獎學金分配方面,學校方面只會按照學術型和專業型人數的比例給各學院分總人數,而在學院層面,根據班級的建立標準不同,綜合測評的排名有的建立在班級,有的建立在專業方向,需再次細分名額,輔導員需制定符合本學院的獎學金發放規定。
4.研究生的學術道德教育方面。這是一個永恒的話題,并不是這個時代所特有。就像每個時代每個國家都有小偷的存在一樣,研究生學術不端行為一直觸動著導師和輔導員的腦神經。目前,學術不端行為在研究生群體中較為普遍,主要表現在論文抄襲、成果剽竊和一稿多投,一旦出現上述情況,將對學生、學校造成惡劣影響。
二、輔導員開展研究生精細化管理工作的幾點準備
1.嚴格要求自己。輔導員是一個良心活,即使現有的考核體系不能完全體現你的工作內容,管理理念也不能簡單地定位在學生不出重大事故,而應定位在影響一批人、培養一代人的目標上,至少讓你的學生干部在私底下能以你為榜樣。事事以身作則,你在學生群體中才能有一定的威信。
2.充分收集整理學生信息。學生的基本信息有很多,但作為管理者,你只需抓住幾項重點信息即可,其他錄到表格中,需獲取時隨時可查。通過各種渠道,熟悉所帶研究生的學生組成,綜合考慮學生類型、特長、本科所在學校、政治面貌、導師所在實驗室團隊,這些信息對于分班、班干部培養、黨支部建設、社團骨干選拔、文體活動組織有至關重要的影響。
3.充分做好管理計劃。管理計劃要目標清晰、針對性強,主要針對輔導員日常重點工作做好每月的工作計劃,包括主題班會思想教育、黨團工作干部培養、學生德育文明養成、學生談話家校聯系、宿舍管理文明養成、社團指導科技文化、學生檔案班務檔案等。工作日志按周記錄,周計劃完成好,有思考、有建議。
三、輔導員開展研究生精細化管理工作的具體措施
1.按照學生類型及導師所在實驗室團隊分班。研二階段,專業型碩士需進工作站學習,單獨成立班級和支部可避免重組的麻煩。目前的學術型研究生在研一之后主要是在實驗室以做科研為主,不同實驗室的同學日常生活中接觸較少,若分在一個班,在德育互評打分環節會因為彼此的不熟悉而出現矛盾。這個分班方式的優勢在于班級人數少,同學相互之間較為熟悉,有利于班級團結,方便管理;劣勢在于做綜合測評和分獎學金的時候需做多次后再整合。
2.建立信息傳遞渠道。建立飛信群、年級和班級公郵。輔導員只參與飛信群和年級公郵的管理。QQ和微信不足以保證信息的及時性,只有飛信能在瞬間將信息傳達到每一位同學的手機中,而QQ和微信只有在學生使用該軟件時才能接收到。年級公郵用來所有文件形式的通知,同時作為學生信息反饋渠道。注意做好年級公郵的密保措施,保證在密碼被篡改的情況下能順利取回或修改新密碼。
3.建立分工明確的干部體系。共設黨支書、團支書(兼心理委員)、宣傳委員、組織委員、班長、生活委員、文體委員七名干部。每個課目設課代表,由學習委員統一負責,統一管理課堂秩序、作業收發等工作;每個宿舍設宿舍長,班級生活委員負責,制定宿舍內部管理條例,統一管理宿舍衛生、按時歸寢等事宜。選送優秀的學生進入學院研究生會工作,為學院服務的同時,負責聯絡組織各班開展聯誼活動,豐富班級活動。制定干部考核體系,詳細規定各干部職責分工及考核細則、考核時間。
4.建立研究生參與學術道德教育活動相關規定。思想道德教育成效取決于很多方面,學院層面能做的也就是請相關的專家來做講座,組織學生開展相應的學習活動以及簽訂誠信協議書等。除相關的學術不端懲罰規定外,還應制定研究生參與學術道德教育學習活動的規定,從數量上保證學生的參與頻率,以多受教育為指導方針,盡最大努力避免研究生出現學術不端行為。
5.加強與研究生導師、學院領導、學校相關部門的聯系。研究生導師在很多層面上掌握著每個研究生的生活、學習狀況,加強與研究生導師的聯系,定期開展研究生導師與輔導員的座談會可促進研究生精細化管理工作的順利開展。每個學院有主管研究生工作的領導,在專業碩士進站、分配獎學金等敏感問題上一定要征求學院領導的同意,保證決策有效。在一些不確定的事件上,一定要跟研究生院等學校相關部門溝通,確保責任清晰。總之,研究生輔導員應不斷加強理論學習,將精細化管理的理念和方法滲透到研究生教育管理服務工作中,不斷探索新措施新方法,努力培養德、智、體、美全面發展的社會主義事業建設者和接班人。
參考文獻:
[1]百度百科。
[2]毛劍.精細化管理應用于高校輔導員工作的幾點思考[J].教育教學論壇,2012,(30).
關鍵詞:開關電源;原理;原理框圖;電路圖
電子技術教學中,我們有的教師對開關電源部分內容常常忽視,這與目前生產、生活實際是不符,本文根據自己的教學實踐,對開關電源教學談一些認識。
一、明確開關電源教學的重要性
簡單的分類,直流穩壓電源有串聯型線性直流穩壓電源和開關型直流穩壓電源。串聯型線性直流穩壓電源由整流、濾波、穩壓等部分組成,穩壓部分的調整部分工作在線性狀態,學生易理解,掌握串聯型線性直流穩壓電源的工作原理和進行實際電路分析也是較為容易的。
開關電源(SwitchingMode Power Supply,SMPS)采用“交流直流交流直流”變換技術,是一種組合變流電路,包括由沖擊電流限幅、輸入濾波器、輸入側整流與濾波、逆變、輸出側整流與濾波等部分組成的主電路,以及控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成。開關電源較直流線性穩壓電源復雜,但開關電源功耗小,轉化率高,且體積和重量只有線性電源的20%―30%,目前它已成為穩壓電源的主流產品。因此我們在教學時應重視開關電源這部分內容,不要淡化它。
二、讀懂開關電源原理框圖
要理解開關電源工作原理,會分析開關電源電路圖,那就要讀懂開關電源原理框圖。下圖就是典型的開關直流穩壓電源原理框圖。
圖1 開關直流穩壓電源原理框圖
(一) 框圖組成
框圖由主電路、控制電路、檢測比較放大電路、輔助電源四大部份組成。
1.主電路。主電路即完成“交流直流交流直流”變換的功能電路部分,由沖擊電流限幅、輸入濾波器、輸入側整流與濾波、逆變、輸出側整流與濾波等部分組成;沖擊電流限幅部分功能:限制接通電源瞬間輸入側的沖擊電流;輸入濾波器功能:其作用是過濾電網存在的雜波及阻礙本機產生的雜波反饋回電網;輸入側整流與濾波:將電網送來的交流電直接整流濾波為較平滑的直流電;逆變:利用開關調整電路將整流后的直流電變為高頻交流電,這是高頻開關電源的核心部分;輸出側整流與濾波:根據負載需要,將高頻交流電進行整流與濾波,提供穩定可靠的直流電源。
2.控制電路。一方面從輸出端取樣,與設定值進行比較,然后去控制逆變器(開關調整電路),改變其脈寬或脈頻,使輸出穩定,另一方面,根據測試電路提供的數據,經保護電路鑒別,提供控制電路對電源進行各種保護措施。
3.檢測電路。提供保護電路中正在運行中各種參數和各種儀表數據。
4.輔助電源。實現電源的軟件(遠程)啟動,為保護電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。
(二)開關電源的工作原理
開關電源就是采用功率半導體器件作為開關元件(開關管),開關元件以一定時間間隔重復地接通和斷開,在開關元件接通時輸入側整流濾波的直流電通過逆變器(開關管)、輸出側整流濾波電路向負載提供能量,當開關元件斷開時,電路中的儲能裝置(有電感、電容等組成)向負載釋放開關接通時所儲存的能量,使負載得到連續穩定的能量。
根據開關電源輸出的直流電壓情況,經過取樣進行檢測比較放大得到反映輸出電壓穩定情況的誤差信號,將其送入控制電路產生控制信號,控制信號經驅動電路后對逆變器的開關元件的占空比(導通時間與周期之比)進行控制,這樣傳到輸出端的能量得到調整,即調整輸出電壓使其穩定。
三、讀懂開關電源電路圖
讀開關電源電路圖,不要急于弄清某一元器件的作用,要按一定順序逐步進行。首先,找到來自電網的交流電位置(即“信號”入口,)和直流穩壓電源穩定電壓輸出位置(“信號”出口);其次,找到開關電源電路的主電路(“主信號”電路,正向電路),它由沖擊電流限幅、輸入濾波器、輸入側整流與濾波、逆變、輸出側整流與濾波等部分組成;找到反饋控制電路,它由取樣比較放大、時鐘振蕩電路、脈寬(脈頻)調制電路、驅動電路等組成;最后對開關穩壓電源的主電路和反饋控制電路的各組成部分進行分析,分析出各部分的功能和作用,具體到每一個元器件的功能和作用;完成以上分析后,引導學生再回頭體會開關穩壓電源的原理,會有更深刻的理解。
目前,開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用幾乎所有的電子設備,是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。作為電子技術的教學專業人員,有必要將開關電源這部分教學內容向學生講清楚,講明白。
參考文獻:
[1]王兆安,劉進軍.電力電子技術[M].機械工業出版社.2009.
關鍵詞:醫療器械;開關電源;故障;維修
進行醫療器械維修是醫院管理工作中的一項重要內容,通常情況下,維修方式主要有兩種,一是承包給生產廠家進行維修,一是承包給其他的維修公司。醫院的相關管理人員很少自主進行維修,出現這種現象的原因主要可以從以下兩個方面來進行分析:第一,醫院的設備維修人員對于醫療設備的基本特點和性能熟悉程度不夠,即使想進行維修也沒有能力。第二,醫療設備在運行的過程中,由于對于電源的選擇沒有符合相關的標準,因此,相關的維修人員無從下手,面對醫療機械故障無能為力。可見,電源在醫療器械的維修過程中的重要性不言而喻。
1 電源概述
隨著科學技術的飛速發展,在醫院治療工作中,越來越多的高新、精密、尖端的醫療器械被廣泛的使用。但是不論是如何高端和先進的醫療機械,或者是它的功能有多么的強大、構成是多么的復雜,其在工作中都離不開電源這一基礎原件,電源的存在可謂是任何一個醫療器械中都不可缺少的。現代開關電源有兩種:一種是直流開關電源;另一種是交流開關電源。這里主要介紹的只是直流開關電源,其功能是將電能質量較差的原生態電源(粗電),如市電電源或蓄電池電源,轉換成滿足設備要求的質量較高的直流電壓(精電)。直流開關電源的核心是DC/DC轉換器。因此直流開關電源的分類是依賴DC/DC轉換器分類的。也就是說,直流開關電源的分類與DC/DC轉換器的分類是基本相同的,DC/DC轉換器的分類基本上就是直流開關電源的分類。
1.1電源的概念
所謂的電源就是使得醫療器械得以正常運行的最重要器件,其作用和人體的大腦同等重要。而且電源作用的發揮與機械設備的類別、功能以及作用等毫無關系。通常情況下,電源設備以220V交流電為主,可以為各種機械設備以及電子電氣設備提供電能的重要裝置。在醫療機械設備維修的過程中,電源也是較為關鍵的因素,因此,相關的維修人員應該對電源的形態以及基本工作原理進行掌握。
1.2電源的作用
電源是各類電氣設備得以正常運行的基礎和前提,同時也是保證設備運行安全的關鍵因素。在具體的機械運行工作中,電源的主導性地位不可動搖。電源質量的高低直接影響著機械設備運行的效率,尤其是醫院的醫療器械等設備。為了促進醫療事業的發展,對于醫療器械的要求也相對較高,同時期先進性和尖端性也相對較為突出,主要是應用先進的計算機技術來對其進行控制和調節。因此,在具體的應用中,所用的電源主要為DC/DC開關電源。這種電源在工作中會出現波動的現象,因此,相關的工作人員需要將其控制在可接受的范圍內,另外通過對導通的長度進行調整以及開關的切換方式來對保證正常電壓的輸出。開關電源高頻化是其發展的方向,高頻化使開關電源小型化,并使開關電源進入更廣泛的應用領域,特別是在高新技術領域的應用,推動了高新技術產品的小型化、輕便化。另外開關電源的發展與應用在安防監控,節約能源、節約資源及保護環境方面都具有重要的意義。
2 電源在醫療器械中的應用分析
隨著現如今社會經濟的不斷發展,我國的醫療事業也得到了較快的發展,其中醫療器械是較為關鍵的因素。同時,醫療器械的更新和完善也對電源提出了較高的要求,在各種醫療器械運行的過程中,電源的應用情況可以從以下幾個方面來進行具體地分析:
2.1開關電源的工作原理
第一,開關電源方框圖。單端即控制芯片1DP227Y,只有1個脈寬調信號功率輸出端。TOP227Y是美國PI公司推出的TOPSwicth-Ⅱ系列芯片。它集脈沖信號控制電路和功率開關器件MOSEFT于一體。該開關電源具有高集成度、最簡電路、最佳性能指標、輸入電壓和頻率范圍寬、功耗低、電源效率高、低電磁干擾(EMI)、無須調試、無工頻變壓器等特點。交流電源在220V的時候經過電源全齊整流波率其電路之后分為兩路輸出,其中一路經高頻變壓器部分變換后,經兩個二次整流濾波器分別送到光耦合器隔離部分和輸出直流24v電壓給負載;另一路送到TOP227Y控制開關。
第二,工作原理分析。通過相關的調查可知,在各大醫院中,醫療設備所運用的電源主要是以高頻變壓器為主,同時要在進行設備安裝之前,要對所用變壓器的最大存儲量以及其隔離功能等進行分析和研究,主要是為了保證電源能夠進行順利地工作。在對變壓器進行研究的過程中,要對初級繞組和刺激繞組以及反饋繞組等進行嚴格地控制。之后需要做好歸納工作,實現現有技術和緣由的技術形成相反的狀態,保證工作的科學性和可靠性。需要注意的是,當設備進行電力導通的時候,電能會發生轉變,主要以磁場的形式進行存儲。當設備停止工作時,電能就會從初級繞組傳遞到次級繞組中。在這一過程中,這一技術和電流之間都出現了明顯的變化。這就是電源的整個工作原理,相關的工作人員需要對這一過程進行了解,才能在維修的過程中做到胸有成竹。
2.2 電源故障及檢修實例
2.2.1故障顯現
電源在運行的過程中出現故障的問題較為常見,因此需要對其加強重視。通常情況下,在設備開啟的時候,電源的供電狀態以及電壓電流的運行狀態都處于正常狀態。此時,對液晶屏的背光系統進行檢測,得到相應的電壓值的數據信息為+18V左右,屬于正常狀態。但是,在機械設備工作30分鐘左后之后,機械就會出現不斷重啟的現象,在這一過程中,工作人員無法對其進行維修和處理,大約20分鐘之后,液晶屏會暗下來。這就是電源出現故障問題的最要現象。
2.2.2故障排查
測得電源供電+12v降為+1.9v,+5V降為0.2V、-12v降為-2v,而升壓板開關信號端電壓降為0v。且發現升壓板,溫度很高.仔細檢查主板等電路和元件未發現明顯損壞現象,據此判斷是液晶屏背光系統升壓板的問題。此升壓板是一個塑封模塊,維修時,采用國產的SF-02S02雙燈升壓板替換電路圖,然后用絕緣強度較高的材料把接線包扎好,再把升壓板固定在原機直流電池盒里,開機工作正常。
3 結論
總之,電源在醫療器械中有著不可動搖的地位,在醫療器械的維修工作中也發揮著至關重要的作用。因此,在工作中,我們必須要充分了解電源的工作原理,特別是對開關電源進行深入分析。與此同時,在工作中更不能忽視平時的保養和維護工作,在實際工作中要做好故障的檢修,遵循看、聽、聞、摸的工作要求,精心和仔細的檢查設備故障問題,保證設備的正常、良好運行。
參考文獻
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1 開關電源的發展過程
開關電源是利用現代電力電子技術,采用功率半導體器件作為開關,通過控制開關晶體管開通和關斷的時間比率(占空比),調整輸出電壓,維持輸出穩定的一種電源。早在20世紀80年代計算機電源全面實現了開關電源化,率先完成計算機電源換代,進入90年代開關電源已廣泛應用在各種電子、電器設備,程控交換機、通訊、電力檢測設備電源和控制設備電源之中。開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比,兩者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但兩者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上,反而高于開關電源,這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新,使的開關電源技術也不斷的創新,這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動,從而為開關電源提供了廣闊的發展空間。
開關電源高頻化使其發展的方向,高頻化使開關電源小型化,并使開關電源更進入更廣泛的應用領域,特別是在高新技術領域的應用,推動了高技術產品的小型化、輕便化。另外開關電源的發展與應用在節約能源、節約資源及保護環境方面都具有重要的意義。
2 開關電源技術的發展趨勢
開關電源的發展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關電源輕、小、薄的關鍵技術是高頻化,因此國外各在開關電源制造商都致力同步開發新型高智能化的元器件,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體(Mn-Zn)材料上加大科技創新,以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能,而電容器的小型化也是一項關鍵技術。SMT技術的應用使得開關電源取得了長足的進展,在電路板兩面布置元器件,以確保開關電源的輕、小薄。開關電源的高頻化就必然對傳統的PWM開關技術進行創新,實現ZVS、ZCS的軟開關技術已成為開關電源的主流技術,并大幅提高了開關電源的工作效率。對聯高可靠性指標,美國的開關電源生產商通過降低運行電流,降低結溫等措施以減少器件的應力,使得產品的可靠性大大提高。
模塊化是開關電源發展的總體趨勢,可以用模塊化電源組成分布式電源系統,可以設計成N+1冗余電源系統,并實現并聯方式的容量擴展。針對開關電源運行噪聲大這一缺點,若單獨追求高頻化,其噪聲也必將隨著增大,而用部分諧振轉換電路技術,在理論上即可實現高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉換技術實際應用仍存在著技術問題,故仍需在這一領域開展大量的工作,使得多項技術得以實用化。電力電子技術的不斷創新,開關電源產業有著廣闊的發展前景。要加快我國開關電源產業的發展速度就必須走技術創新之路,走出有中國特色的產學研聯合發展之路,為我國國民經濟的高速發展做出貢獻。
3 開關電源的分類
隨著電力電子器件和開關變頻技術幾乎同步開發的前提下,兩者相互促進與推動,開關電源每年以超過兩位數字的增長率,向輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發展。開關電源科分為AC/DC和DC/DC兩大類。DC/DC變換器現已實現模塊化、成熟化和標準化。但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進程中,遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。
3.1 DC/DC變換
DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有:脈寬調制方式(Ts不變,改變ton)和頻率調制方式(ton不變,改變Ts)兩種。前者較為通用,后者容易產生干擾。其具體電路有Buck電路(降壓斬波器,其輸出平均小于輸入電壓,極性相同)、Boost電路(升壓斬波器,其輸出平均電壓大于輸入電壓,極性相同)、Buck—Boost電路(降壓或升壓斬波器,電感傳輸方式。其輸出平均電壓大于或小于輸出電壓,極性相反)和Cuk電路(降壓或升壓斬波器,電容傳輸方式。其輸出平均電壓大于或小于輸入電壓,極性相反)四種。
當今世界軟開關技術使得DC/DC變換器發生了質得變化和飛躍。美國VICOR公司設計制造得多種ECI軟開關DC/DC變換器,最大輸出功率有300W、600W、800W等,相應得功率密度為(6.2、10、17)W/cm3,效率為(80—90)%。日本NemicLambda公司最新推出得一種采用軟開關技術得高頻開關電源模塊RM系列,其開關頻率為200—300KHz,功率密度已達27W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二極管),使整個電路效率提高到90%。
3.2 AC/DC變換器
AC/DC變換器是將交流電壓變換成直流電壓,其功率流向可以是雙向的功率六由電源流向負載的稱為“整流”,功率六有負載返向電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電,因必須經整流、濾波,因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的,同時因遇到安全標準,(如UL、CCE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件,這樣就限制AC/DC電源體積的小型化,另外,由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作,使得解決EMC電磁兼容問題難度加大,也就對內部高密度安裝電路設計提出了很高的要求,由于同樣的原因,高電壓、大電流開關使得電源工作效率達到一定的滿意程度。
AC/DC變換按電路的接線方式右分為,半波電路、全波電路。按電源相數可分為,單相。按電路工袋子和象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。轉貼于 4.開關式穩壓電源的工作原理
4.1開關式穩壓電源的基本工作原理
開關式穩壓電源接控制方式分為調寬式和調頻式兩種。調寬式開關穩壓電源在實際開發和應用的中使用得較多,因此,就以調寬式開關穩壓電源為例說明其基本工作原理:調寬式開關穩壓電源的基本原理可參見圖1。對于單極性矩形脈沖來說,其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度,脈沖越寬,其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓U當Um與T不變時,直流平均電壓Uo與脈沖寬度T1成正比。這樣,只要我們設法使脈沖寬度隨穩壓電源輸出電壓的增高而變窄,即可達到穩定電壓的目的。
Um為矩形脈沖最大電壓值;T為矩形脈沖周期;T1為矩形脈沖寬度。
4.2 開關式穩壓電源的原理電路
開關式穩壓電源的基本電路框圖如圖2所示。交流電壓經整流、濾波電路整流濾波后,輸出一個含有一定脈動成份的直流電壓,再經高頻變換器被轉換成所需電壓值的方波,最后再經整流濾波變為所需要的直流電壓。
控制電路由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調制及基準電壓等電路組成(目前已集成化)。主要起控制高頻開關元件的開關時間比,即脈沖寬度的占空比,以達到穩定輸出電壓的目的。開關電源的典型電路主要有單端反激式開關電源、單端正激式開關電源、自激式開關穩壓電源、推挽式開關電源、降壓式開關電源、升壓式開關電源、反轉式開關電源。
5 開關電源在醫學儀器中的應用
近二十年來,開關電源已廣泛應用在心電圖機、超聲診斷儀和CT等醫療儀器設備之中。本文以美國GE公司專門為CT機設計的CT MAX640型脈寬調制開關穩壓電源為例加以介紹。該電源由軟啟動控制電路、220/110V自動識別電路、晶體管開關電路(輔助電源)、脈寬調制(PWM)、驅動電路等部分組成。
5.1軟啟動控制電路
由TR104、TRC101、THF101、R113、R114、R116等組成。開機瞬間TRC101截止,電流流過THF101、限流電阻R113、R114,輔助開關電源開始接入直流300V時,光電耦合器PC101導通。同時,振蕩波形經T101耦合,D106整流、C128濾波,輸出一直流電壓,TR104飽和導通。當R116上的直流壓降達到可控硅TEC101觸發電壓時而導通,此時THF101、R113、R114失去作用,從而實現了啟動時減少整流橋和濾波電容沖擊電流的作用,即軟啟動
5.2 自動識別電路
由IC101、TRC102、TR101、SS102、R101、R112等組成。當輸入220V交流電時,TRC102截止,220V經硅橋SS101整流,濾波后輸出A、B兩組電壓,TR103集電極輸出300V直流電壓;當輸入110V交流電壓時,IC1013腳的輸出電壓使可控硅TRC102導通,K點與硅橋的110V輸入端相連接,再經倍壓整流電路(SS101、C109-112、R120、R121)輸出300V直流電壓。為輔助開關電源及脈寬調制驅動電路供電。
5.3 晶體管開關電路又稱輔助電源
由TR103、T101、TR102等組成。由T1015、6腳耦合過來的交變信號,經D108整流、C127濾波后輸出C、X正壓,為脈寬調制電路、風扇檢測電路、+5V誤差放大負反饋控制電路供電。