任務四 直流開關電源的性能指標

學習目標

◆ 熟悉開關電源的性能指標。

◆ 了解開關電源的參數。

開關電源是電子設備正常工作的基礎部件，對其有很高的要求，包括電氣性能優良、可靠性高、可維修性好、體積小、重量輕、價格低。

平均故障間隔時間（MTBF）是衡量開關電源和其他設備可靠性的重要標志。某些電源模塊的MTBF已大于50萬小時。減小損耗、提高效率和改善散熱條件，從而減小電源的溫度升高，是提高可靠性的基本方法。加強生產過程質量控制，保證良好的電氣絕緣和機械強度，對提高開關電源的可靠性也十分重要。

對于中大型開關電源，改善其可維修性非常重要。能夠及時診斷出故障部位，不用專用工夾具即能排除故障是可維修性好壞的衡量標志。換言之，不需要熟練工人而能在較短時間內排除故障的電源就具有好的可維修性。因此這樣的開關電源必須具有計算機故障檢測、保護、診斷、故障記憶與報警電路。可維修性包括現場維修和車間維修兩個方面。現場維修要求在電源系統運行情況下快速卸下故障電源模塊，更新模塊，并使新模塊方便地投入系統運行。車間維修是對故障電源本身的修理。對于小功率模塊，一般不再修理。

隨著芯片集成度的不斷提高，電子設備內功能部件的體積不斷減小，因而要求設備內部電源的體積和重量不斷減小。對于直接裝在印制板上的模塊電源，還有薄型化的要求。為電子設備配套的電源，即使它并不在電子設備內部，也有體積小和重量輕的要求。提高開關頻率是減小開關電源體積和重量的基本措施，因為變壓器和電感、電容等濾波元件的體積和重量隨頻率的提高而減小。為了提高開關頻率，則要求提高電力電子器件的高頻性能，研制高頻率低損耗的磁心和電容器，開發高強度、高絕緣性能和高導熱性的絕緣材料，發展新型的零開關損耗電路拓撲和相應的電路結構與工藝方法。

降低開關電源生產成本和使用費用是提高市場競爭力的主要條件。

電源的電氣性能對電子設備的性能和可靠性具有重要的影響，電子設備的發展對開關電源的電氣性能的要求也在不斷提高。開關電源在家用電子電器和個人計算機中的應用，對安全性提出了更高的要求，應防止電源故障危害人身安全。

直流開關電源的電氣性能包括輸入特性、輸出特性、功能保護、電磁兼容性和噪聲容限等。

直流開關電源的輸入電源有兩種：直流電源和交流電源。交流電壓輸入時，往往要先經整流濾波變換成直流電壓后，再通過直流變換器轉變為所需的直流電壓。使用直流電源作為輸入時，必須考慮電源電壓額定值及其變化范圍、輸入電流額定值及其變化范圍、輸入沖擊電流、輸入電壓的突然下降或瞬時斷電、輸入漏電流等因素。使用交流電源作為輸入時，還必須考慮輸入電壓相數、電源額定頻率及其變動范圍、輸入電流波形和輸入功率因數等要求。

輸出參數有額定輸出電壓、電流，輸出電壓可變范圍，輸出電流變化范圍和輸出電壓的紋波系數等。輸出電壓的穩壓精度是直流開關電源的重要技術指標，輸入電壓的變化、負載電流的變化、工作環境溫度的變化和工作時間的增長都會使輸出電壓發生變化。穩壓精度包括負載效應（負載調整率）和源效應（電網調整率）。負載效應是指當負載在0～100%額定電流范圍內變化時，輸出電壓的變化量與輸出電壓額定值的比值。源效應是指當電網電壓在規定的范圍內變化時，輸出電壓的變化量與輸出電壓額定值的比值。

開關電源還應具有輸出過電壓、欠電壓、過電流和過熱等保護功能，以免損壞用電設備。在構成電源系統時，開關電源還應有遙控、遙測和遙信等功能。

開關電源還應具有高電能轉換效率、低噪音、優良的電磁兼容性和絕緣性能等指標。