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開關電源:電源供應器規(guī)格參數詳解上
2021-01-26 13:59
開關電源供應器主要為改善傳統線性式電源的體積、重量與效率。其工作原理是將市電電源直接整流濾波(Off-Line),不經低頻變壓器,因為電壓高,所以電容量不需要很大。整流后的直流電壓用高頻晶體管切換成高頻交流電壓,經高頻變壓器變換成所需的電壓,然后再經整流濾波成直流電壓。
電源供應器各種類型
1. 電源供應器參數-輸入電壓(Input Voltage)/頻率(Frequency)
交換式電源(電源供應器)已被廣泛的使用于國內和世界各國,依產品種類有直流和交流兩種輸入方式。使用前需先確認輸入電源是交流、直流、電壓范圍、輸入切換的方式以及其它外在需配合的條件。 假如輸入電壓超出使用范圍,將有可能造成電源供應器損毀,另外雖然輸入電壓在范圍內,但輸入電壓波形是失真的波形,電源供應器亦有可能無法正常工作。
世界各地區(qū)的電源電壓(AC)
(1) 輸入電壓波形如為直流或方波需確保最大值符合正弦波之 1.4 倍。例如: AC input 85~264VAC 也可使用于 120~370VDC。
(2) 如電源供應器具輸入電源自動選擇功能,則不能使用方波或直流電壓輸入。
(3) 輸入電源頻率:
交換式電源的交流輸入電源頻率,一般為 50 或 60Hz,但依電力公司提供之電源頻率穩(wěn)定度為+/-3Hz,故 電源供應器之輸入電源頻率允許值為 47~63Hz。如于特殊用途(如船舶),其使用頻率可擴為 440Hz,但需留意泄漏電流會增加。
(4) 安規(guī)機型申請之輸入電壓范圍參照各機型之貼紙標示。
2. 電源供應器參數-輸入電流(Input Current)/功率因數(Power Factor)
標準的電源供應器通常從交流輸入后直接整流,而且絕大部份都是電容濾波,于是就會有脈波電流流經濾波電容,而輸入電流的量測需使用具有 True rms 功能之電流表。
輸入電流值與輸出功率、輸入電壓、功率因數和效率之關系式如下:
交換式電源的功率因數典型值一般介于 0.4~0.6 之間,如有內建主動式功率因數矯正線路,則其值可高至 0.95 以上。
3. 電源供應器參數-突入電流(Inrush Current)
當電源加入交換式電源供應器時,會有峰值電流流經內部的輸入濾波電容器,此電流稱為"突入電流"。
輸入整流濾波電路
電源供應器之突入電流波形
突入電流的大小與有無突入電流抑制回路有關。大部份 電源供應器之突入電流抑制器是使用熱敏電阻,冷機時為高阻抗以抑制突入電流,熱機時為低阻抗以減少功率損失,故應盡量避免于運轉時快速開關輸入電源,一般建議在關機數秒后再開機。
突入電流與平常狀態(tài)的輸入電流來比較,它可能是輸入電流的幾倍至幾十倍大。另外電源供應器多臺使用時,突入電流會增加,所以選擇輸入配線、外加保險絲或切換開關時,必須留意其瞬間耐電流量。
4. 電源供應器參數-輸入電壓調節(jié)率(Line Regulation)
指輸入電壓變動時,輸出電壓的變動率(一般在滿載下測試),對 電源供應器而言,如在允許輸入電源范圍內變化,一般影響不大,但仍需避免過長的電源線,并接過多的電源供應器。
Vmax:輸入電壓變化時之輸出電壓最高值
Vnor:輸入電壓為常態(tài)時之輸出電壓值
Vmin:輸入電壓變化時之輸出電壓最低值
5. 電源供應器參數-漏電流(Leakage Current)
設備具保護性的接地導體(如金屬外殼)至大地間的電流,一般 電源供應器因為有 EMI 對策的 Y 電容跨接于電源與保護性的接地導體間(如圖 C2、C3),故有輕微的漏電流。
漏電流值需符合安規(guī)的規(guī)定范圍,如IEC60950-1 對信息產品規(guī)定:可移動式 ClassⅠ設備需小于 3.5mA,手持式 ClassⅠ設備 0.75mA,ClassⅡ設備 0.25mA。
6. 電源供應器參數-輸出電壓與誤差范圍、可調范圍(OutputVoltage/Tolerance/Adj. Range)
輸出電壓是在輸出最終端點量測之電壓值,如在負載端量測會因線壓降而有誤差。
輸出電壓誤差范圍包含輸入電壓調節(jié)率(Line Regulation)、負載調節(jié)率(Load Regulation)、交越調節(jié)率(Cross Regulation)與設定誤差,一般考慮線壓降問題,電源供應器在出廠前,會略為調高輸出電壓。(一般機型附有半固定可變電阻,可微調輸出電壓準位)
但需留意:
(1)在額定電流負載下,不可將輸出電壓調高至超出最大輸出功率。
(2)在空載或輕載條件下,不可快速將輸出電壓調低,否則可能導致瞬間當機現象。
(3)在輸入電壓較低場合,有時無法調高輸出電壓。
(4)多組輸出場合,調變輸出電壓可能會影響其它組輸出電壓,調高主輸出電壓時,會增加副組輸出的損耗(如副組輸出使用線性調節(jié)器,即線性穩(wěn)壓 IC 時)。
(5)某些機型輸出電壓除了本身有可變電阻,可以微調輸出電壓,另外可以外接電壓(1~5VDC)或者外接電阻器來調整出電壓。
7. 電源供應器參數-最大輸出電流/功率(Max. Output Current/Power)
最大輸出功率值為 VO×IO,當提升 VO時,IO應降至最大輸出電流值以下使用。
例:規(guī)格電壓 5V,最大輸出電流 10A 當使用電壓調至 5.5V 時,則最大輸出電流應降至 9A。當使用電壓調至 4.5V,最大輸出電流仍不得超出 10A。
多組輸出時,某些輸出可使用至輸出電流范圍(Output Current Range)最大值,但總功率不得超出標示值。
例:D-60A 規(guī)格 5V/6A、12V/4A,最大輸出功率 58W,如 5V 使用 6A,12V 使用 4A,則功率為 78W,超出最大輸出功率,需降低 5V 或 12V 使用電流量,使輸出最大功率小于或等于 58W。
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