交换式电源供应器主要为改善传统线性式电源的体积、重量与效率。标楷体将商用电源直接整流滤波(Off-Line),高的直流电压用高频晶体管切换成高频交流电压,经高频变压器变换成所需的电压,然后再经整流滤波成直流电压。由于晶体管、二极管的高速切换工作,使得切换瞬间有噪声产生。
(a)EMI滤波器:S.P.S.中内建的电源滤波器,来滤除S.P.S.所产生的EMI干扰。
(b)浪涌电流抑制:在 S.P.S.启动瞬间会产生一大的浪涌电流,浪涌电流过大, 易损坏S.P.S.且易对配电系统造成不良影响,故在S.P.S.中均有浪涌电流抑制电路。
(c)输入整流:用来将输入的交流电源转换为直流电源。
(d)转换器:将直流电源切换成高频讯号经高频变压器作升/降电压。
(e)输出整流:将转换器处理过之脉动直流电源再作整流,使输出电压成为一稳定直流电源。
(f)回授控制:控制转换器使其依不同的负载,输入电压作调整,使输出得到稳定直流电源。
(g)保护线路:在S.P.S.动作异常时,使S.P.S.作关机等进入保护模式的线路,通常有过电 压保护、过温度保护、过电流(过载保护)等。
(1)简介
在所有直流对直流电源转换器中,依输入电压与输出电压大小及极性关系,可将之区分为三种基本电路结构。
(a)使用于当输出电压要求小于输入电压情形下之降压型( Buck or step-down)电路结构。
(b)使用于当输出电压要求大于输入电压情形下之升压型( Boost or step-up)电路结构。
(c)第三种是当输出电压极性与输入电压极性相反时采用之反转型(Inverter or buck-boost)电路结构,此种电路结构不但可使输出电压极性与输入电压极性相反,而且输出电压绝对值可小于或大于输入电压值。
当直流对直流转换器需作输入/输出隔离时,上述三种基本电路结构就不能使用,此时就须使用经此三种基本电路结构演变成之顺向型(Forward Type)、返驰型(Flyback Type)、半桥型( Half-Bridge Type)、推挽型( Push-Pull Type)及全桥型( Full-Bridge Type)电路结构。若以切换信号的产生方式来区分,则可分为自我振荡及PWM IC控制。在自我振荡方面,其振荡频率由输入电压及负载来决定,而PWM IC控制则视所使用的控制IC来决定。
1 输入电压(Input Voltage)/频率(Frequency)
S.P.S.电源已被广泛的使用于国内和世界各国,依产品种类有直流和交流两种输入方式。使用前需先确认输入电源是交流、直流、电压范围、输入切换的方式以及其它外在需配合的条件。假如输入电压超出使用范围,将有可能造成电源供应器损毁,另外虽然输入电压在范围内,但输入电压波形是失真的波形,电源供应器亦有可能无法正常运作。
(1) 输入电压波形如为直流或方波需确保最大值符合正弦波之 1.4倍。例如: AC input 90~264VAC。
(2) 输入电源频率:交换式电源的交流输入电源频率,一般为 50或 60Hz,但依电力公司提供之电源频率稳定度为+/-3Hz,故 S.P.S.之输入电源频率允许值为 47~63Hz。如于特殊用途(如船舶),其使用频率可扩为 440Hz,但需留意泄漏电流会增加。
(3) 安规机型申请之输入电压范围参照各机型之贴纸标示。
2 输入电流(Input Current)/功率因素(Power Factor)
标准的电源供应器通常从交流输入直接整流,而且绝大部份都是电容滤波,于是就会有脉波电流流经滤波电容,而输入电流的量测需使用具有 True rms功能之电流表。输入电流值与输出功率、输入电压、功率因子和效率之关系式如下:
3 浪涌电流(Inrush Current)
当电源加入交换式电源供应器时,会有峰值电流流经内部的输入滤波电容器,此电流称为"浪涌电流"。浪涌电流的大小与有无浪涌电流抑制回路有关。大部份 S.P.S.之浪涌电流抑制器是使用热敏电阻,冷机时为高阻抗以抑制浪涌电流,热机时为低阻抗以减少功率损失,故应尽量避免于运转时快速开关输入电源,一般建议于关机数秒后再开机。
浪涌电流与平常状态的输入电流来比较,会有数倍至数十倍大的浪涌电流。另外 S.P.S.多台使用时,浪涌电流会增加,所以外加输入配线、保险丝或开关时,必须留意其瞬间耐电流量。
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