开关电源术语这些定义应被认为是有关于开关电源的 +并不一定等同的适用于其它技术领域.考虑到在其它出版物(标准+词典+制造商数据手册 +技术笔记+手册)已经同时给出了定义+下列的术语仅代表作者本人的观点+并可能与 使用本文档的特定用户有轻微的差别.绝对额定最大值+元件+如果超过将导致永久性的器件损坏的规定值. 这不是连续额定值+并不表示适当的操作.Ae+ 有效区域+对于给定几何尺寸的磁芯+是指具有同样磁性的同种原料的圆柱形磁芯的横截面积.周围温度Ambient Temperature (1)+目标温度和SMPS周围静止空气的温度+在距离电源最小为4+ (100mm)处测得.周围温度Ambient Temperature (2)+根据MIL-STD-810E+ 除了必要的支撑点+测试单元应完全出于空气的包围中.周围空气的温度梯度应为测量温度的2℃之内且不超过1℃每米.安培匝数Ampere Turns (NI)+流过线圈的电流与线圈匝数的乘积.ATP+验收测试步骤(Acceptance Test Procedure).BABT+英国无线电通讯认证部(The British Approvals Board for Telecommunications).对英国市场上的无线电通讯设备进行认证的肚里组织.BABT对测试实验室进行认证和授权.行为模型(Behavioral Model)+用数学关系表达的电路模块的模型.是最高的仿真层次.BJT+双极结晶体管(Bipolar Junction Transistor.).BOM+物料清单(Bill of Material).升压式(Boost)+一种基本的开关电源结构+在开关导通时能量存储到电感中+在开关断开时能量转移到输出端.它把不规则的输入电压转换成比输入电压更高的规则的输出电压.面包板(Breadboard)+电路的首次物理实现.它可能是不完整的+甚至与最终的产品的外观完全不一致.BS+英国标准(British Standard).BSI+英国标准协会(British Standards Institution (United Kingdom). 一个制定产品兼容性标准的协会.降压式(Buck)+一种基本的开关电源结构+串联的开关将输入电压变成脉冲+并把脉冲加到一个LC虑波器上.降压式调整器会产生比输入电压低的电压输出.升降压式(Buck-Boost)+参见返驰式.烧机(Burn-In)+一种将开关电源运行一段时间的步骤+目的是减少其短时间内损坏率+并通过老化使开关电源稳定.在此期间可能包括温度循环和功率循环.C1+ 磁芯常数(Core Constant)+同一个截面面积划分的各部分电路的磁路长度的总和.CENELEC+欧洲电气技术标准委员会(Comite pour Europeen de Normalisation Electronic (European Committee for Electrotechnical Standardization). 包括17个欧洲国家组成的制定欧共体标准的组织.CE标志+表明完全兼容于所有的欧盟标准.CFM+立方英尺每分钟.CISPR+国际射电干扰专业委员会(Committee International Special des Perturbations Radioelectriques).公共(Common)+超过两个电路以上的共用的通路.也称为反射.不能用于定义接地端.恒电流(Constant Current)+一种输出电流根据输出负载变化而调整的工作模式.常电压(Constant Voltage)+一种输出电压根据输出负载变化而调整的工作模式.对流(Convection)+一种传热方式+发生在固体表面于周围静止空气的交界处.自然对流(Convection+ Natural)+当热的表面被冷的自然流动的空气包围时.强制对流(Convection+ Forced)+由风扇或其它机械方式产生的气流顺着热表面流动或流过热表面周围时.变换器(直流+直流)Converter (DC+DC)+一种把直流输入电压转换为不同的直流输出电压的开关电源.交叉调整率(Cross Regulation)+在多输出电源中指由于一个输出负载的改变而引起的另外一个输出电压改变的百分比.短路器(Crowbar)+一种过压保护电路+放置在检测到过压的两点之间的接近短路的电路.CSA+加拿大标准联合会(Canadian Standards Association).为加拿大市场制定标准和执行 安全测试的独立组织.CSA 22.2 No. 950+参见UL1950.Cuk+一种来自升降压式的开关电源结构+它可以产生非常低的输出纹波.居里温度(Curie Temperature)+指一个转变温度+铁磁体高于磁温度时变为反磁性体.电流模式控制(Current Mode Control)+一种利用双环电路调整PWM运行的控制方法.最大额定输出电流(Current+ Maximum Rated Output)+在规定的条件下开关电源设计最大输出电流+如+周围温度、进口空气温度、海拨、气流噪声、环境其它元件的热辐射、输出电压、输出功率.DEMKO+丹麦电子委员会(Dansk Electroteknisk Komite. (Denmark).降级(Derating)+为了促进稳定性规定的操作参数的特定降低.通常对于开关电源来说+是指超过环境温度或输入电压低于额定值等时最大输出功率的降低、DF+介质损耗角(Dissipation Factor).DHHS+健康与公共事业部(美国)(Department of Health and Human Services (USA).漂移Drift+在其它工作参数如输入电压、负载和周围环境温度保持恒定时+开关电源在规定时间段内随着温度上升+输出电压的改变.ECO+工程学改造订单Engineering Change Order.效率Efficiency+用百分比表示的总输出功率对有源输入功率的比率.通常在满负载、额定输入电压和25℃的环境温度时定义.电磁兼容性EMC+ Electromagnetic Compatibility+设备在电磁环境下良好工作的能力+同时不应对环境或周围其它设备引入不可忍受的干扰.EMI+电磁干扰(Electromagnetic Interference).开关电源传导或辐射的有害能量.EN+欧洲标准(Euro Norme).ESL+等效串联电感(Equivalent Series Inductance).与理想电容串联的电感值+它们一起模拟真正的电容的特性.ESR+等效串联电阻(Equivalent Series Resistance). 与理想电容串联的电阻值+它们一起模拟真正的电容的特性.EUT+在测设备(Equipment Under Test).法拉第屏蔽Faraday Shield+变压器输入和输出的静电屏蔽.这是为了减少主级对次级的耦合电容+该电容可以导致输出端的共模噪声.FCC+(美国)通信委员会.Federal Communications Commission (USA).前馈Feed Forward+一种控制技术+用于开关电源通过直接检测输入电压来调整电路压差.FET+场效应晶体管Field Effect Transistor.磁通密度Flux Density+ Magnetic+通过垂直于磁路的单位面积的磁场.磁通密度取决于磁场强度和介质的导磁率.焊锡膏Flux+ Soldering+对金属表面焊锡时加入的一种物质+加热后+它可以阻止氧化并有助于锡的流动.返驰式变换器Flyback Converter+一种隔离的升降压式开关电源结构+在开关周期的第一个阶段+能量被存储到电感中+在第二个阶段+能量被转移到同一个电感的不同的绕组中及负载中.返送电流限制Foldback Current Limiting+一种过流保护电路+在过载增加时输出电流减少+减少开关电源元器件的压力.正向变换器Forward Converter+一种来自降压变换器的开关电源结构+在开关晶体管导通时+能量被转移到变压器次级绕组及负载中.傅立叶分析Fourier analysis+利用傅立叶级数计算复杂波形的谐波分量.傅立叶级数Fourier Series+一种数学级数+显示了任何一个周期函数都是正弦和余弦函数的组合.全桥变换器Full Bridge Converter+一种开关电源变换器+里面的四各晶体管连接成桥结构以驱动变压器主级.砷化镓GaAs+砷化镓Gallium Arsenide.良好接地Ground Benign+理想的实验室环境.应用于测试和医学设备、实验室仪器等.固定接地Ground Fixed+比理想环境稍差.应用于机架固定件+或用于非加热厂房.移动接地Ground Mobile+应用于安装在轮式或轨式车辆的设备.半桥变换器Half Bridge Converter+一种开关电源结构+与全桥变换器相近+它只用了两个晶体管+其它的两个用电容代替.H.A.L.T.+高度加速寿命测试(Highly Accelerated Life Testing).H.A.S.S.+高度加速应力采样(Highly Accelerated Stress Sampling).散热器Heat Sink+通常是一种金属板+挤压成形的、等用于转移敏感元件的热量.打嗝模式Hiccup Mode+一种由故障条件触发的开关电源的工作模式+此模式下开关电源周期性的开和关.高电位测试Hi-Pot Test+高电位测试(High Potential Test).确定电路或元件的击穿电压是否超出最小需求的测试.延续时间Holdover Time+参见延迟时间(Hold-Up Time).延迟时间Hold-Up Time+在去掉输入功率后开关电源输出电压维持在规定范围内的时间.热插拔Hot Plug-In+开关电源接入电力线或从电力线断开(输入和输出)而不导致损坏的能力.IEC+国际电气技术委员会(The International Electrotechnical Commission).制定电子产品和元器件的标准的组织.不进行任何测试.IMQ+意大利安全局(Safety agency+ Italy).启动电流Inrush Current+在开关电源启动时引起的瞬间的峰值输入电流.基本绝缘(IEC定义)Insulation+ Basic (IEC Definition)+绝缘+此绝缘失效后会导致电击的危险.双绝缘(IEC定义)Insulation+ Double (IEC Definition)+由基本绝缘和辅助绝缘组成的绝缘.加强绝缘(IEC定义)Insulation+ Reinforced (IEC Definition)+提供的对电击保护不低于双绝缘的绝缘.它可能包含多个不能单独作为基本绝缘或辅助绝缘的层次.辅助绝缘(IEC定义)Insulation+ Supplementary (IEC Definition)+附加于基本绝缘的独立绝缘+目的是在万一基本绝缘失效后提供抗电击保护.逆变器Inverter+一种输入为直流输出为交流的电源.ISO+国际标准组织(International Standards Organization).隔离电压Isolation Voltage+可以连续加到开关电源两个部分之间的最大交流或直流电压.拉普拉斯变换Laplace Transform+一种数学运算+通过化简特定的差分方程的方法求解代数方程.le+ 有效长度Effective Length+对于给定几何尺寸的磁芯+是指具有与之同样磁场的假设的螺旋管芯的磁路的长度.寿命(开关电源)Lifetime (SMPS)+在开关电源保持其电气特性和合理的平均故障间隔时间(MTBF)的时间.线路调整率Line Regulation+在输入电压的变化超过规定的范围+且其它参数保持恒定时+百分比表示的输出电压的变化.LISN+线路阻抗稳定网络(Line Impedance Stabilization Network).负载调整率Load Regulation+当负载从最小变化到最大+其它参数保持恒定时+百分比表示的输出电压的变化.MIL-STD+美国军队标准(US military standards).MIL-STD-202F+描述了自然环境和条件下的确定元件阻抗的测试方法.常用于小元件如电阻.MIL-STD-202F+ Method 103+描述了湿度测试.85%的相对湿度+无冷凝+85℃环境温度+240小时.MIL-STD-202F+ Method 107+定义了热冲击.200个循环+-40℃到125℃+15分钟保留时间.MIL-STD-202F+ Method 108+定义了加速寿命.100小时+60℃环境+最大功率.MIL-STD-461C+描述了电子设备电磁辐射和磁化系数特征的设计和文档要求.覆盖了四各方面+传导辐射、传导磁化率、放射辐射和放射磁化率.MIL-STD-462C+描述了用于验证MIL-STD-416C规定的EMC兼容性的方法.MIL-STD-704D+定义了在电源系统和电子设备之间的空间飞行器系统的传导电力功率的特性.它保证了空间飞行器设备和地面支持设备之间的兼容性.MIL-STD-810E+环境测试方法和工程指导.定义了军用设备的自然环境和感应环境的测试方法.MIL-STD-883D+ 方法2002.3+定义了机械冲击.条件A+500G+1毫秒+半正弦波+5次冲击+2个方向+3轴+总共30次冲击.适合于封装的低功率模块.MIL-STD-883D+ 方法2007.2+定义了机械振动.4个四分钟扫描+4次每轴+总时间为48小时+20到2000Hz对数增加.适合于封装的低功率模块.MIL-STD-1275A+描述了军用交通工具中使用的28V直流驱动的电路的瞬太电压特性和稳态范围.MIL-T-28800E+湿度+振动.最小负载Minimum Load+开关电源要满足所有规定所需要的最小的输出电流.MOSFET+金属氧化硅场效应晶体管(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor).MTBF+平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure).用小时表示的开关电源的故障率+通常在25℃和良好接地环境中用MIL-HDBK-217F计算.NEC+国家电气规范(美国)(National Electrical Code (USA).NEMCO+挪威电子技术委员会Norsk Electroteknisk Komite (Norway).NFC+国家火灾安全规范(美国)National Fire Safety Code (USA).NEMKO+挪威电子材料控制Norges Elektriske Materiell Kontroll (Norway).共模噪声Noise+ Common Mode+开关电源中相对于地的与输入(输出)线路伴随的噪声分量.差模噪声Noise+ Differential Mode+在两输入导线或两输入导线之间测得的噪声分量.离线开关电源Off-Line SMPS+整流和虑波之前没有变压器+直接离开交流线路工作的开关电源.输出阻抗Output Impedance+输出电压变化对输出负载电流变化的比率.OVP+过压保护(Over Voltage Protection).开关电源电路的一个特征+在输出端出现不正常的高电压时保护开关电源和负载.OVE+澳大利亚安全局Safety agency+ Austria.PARD+周期性和随机漂移(Periodic and Random Deviation).用于总结在制定频带内测得的纹波和噪声分量的术语+可以用峰峰值或RMS值表述.PFC+功率因数角校正(Power Factor Correction).电源Power Supply+通常指从交流输入电压得到的直流功率源可编程电源Power Supply+ Programmable+输出(电压或+和电流)可以通过外部模拟信号(阻抗、电压和电流)或数字信号控制的电源.原型Prototype+该词语最初用于生产的第一个产品+它用于在全面的生产开始之前设计阶段的最终检查.工程原型Prototype+ Engineering+在生产线外手工之作的原型+但是电路、物理结构和PCB都接近于最终的产品.PWM+脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation).一种开关电源使用的电压调整方法+指仅通过改变脉冲序列的宽度控制输出.推挽式变换器Push-Pull Converter+一种开关电源结构+通常使用中间抽头的变压器和两个分别处于开和关状态的开关.热传递辐射Radiation+ Heat Transfer+温度在0K以上的物体所固有的电磁(红外)辐射引起的热传递.额定输出电流Rated Output Current+在规定条件下开关电源设计提供的最大的负载电流.电源恢复时间Recovery Time+ Power Supply+在阻性负载变化后电源输出电压稳定所需要的时间.冗余Redundancy+多电源系统中一个或多个电源失效后继续为公共负载提供功率的能力.开关电源应当从与冗于系统设计兼容的设计开始.系统设计者应规定系统的冗于等级(N个电源中的M个失效后系统仍能为负载提供足够的功率.当然+M调整率Regulation+开关电源在输入电压和输出负载变化时维持输出电压在规定范围内的能力.可靠性Reliability+为标称的时间段及条件时开关电源保持其功能和指标的能力.输出电压调整分辨率Resolution+ Output Voltage Adjustment+通过调整可以达到的输出电压的最小变化量.谐振变换器Resonant Converter+利用谐振腔把能量从输入传输到输出的开关电源结构.回路Return+公共端的名称.电压反接保护Reverse Voltage Protection+输入或输出端电压反结时提供保护的开关电源特征.RFI+射频干扰(Radio Frequency Interference).输出纹波和噪声Ripple and Noise+ Output+在规定的带宽内+开关电源输出交流电压的幅度+通常用毫伏级的峰峰值或RMS值表示.反射纹波电流Ripple Current+ Reflected+开关操作引起的在开关电源输入端产生的交流电流+用峰峰值或RMS值表示.带式变换器Royer Converter+在低成本低功率设计中使用一种自振荡的推挽变换器.次级侧Secondary Side+隔离开关电源的输出侧.SEMKO+Svenska Elektriska Kommissionen (Sweeden).远程传感Sensing+ Remote+一种使用单独的一对引线检测电压的调整开关电源负载输出电压的技术+SETI+Electrical Inspectorate Finland (Finland).SEV+Schweizerischer Elektrotechnischer Verein (Switzerland).短路保护Short Circuit Protection+在短路时限制开关电源的输出电流到一个安全值以保护开关电源不受损坏.单一故障条件Single Fault Condition (IEC Definition)+处于该条件下即意味着对危害的保护已失效.注意+如果某单一故障条件是不可避免的由另外一个单一故障条件引起的+则两个故障被当作一个单一故障条件.SMT+表面安装技术(Surface Mount Technology).缓冲器Snubber+通过限制峰值电压或电流+dV+dt+dI+dt减少元件压力而在开关电源中使用的元件或电路包括有源或无源、消耗或再生的.软启动Soft Start+开关电源的一种特性+在启动时+逐渐的升高输出电压到它的最终值+以便保护电源和负载.长期稳定性Stability+ Long Term+用百分比表示的开关电源输出电压的变化+通常只考虑由于时间引起的+而其它因素保持恒定.有时也包括其它因素.环境介质温度Temperature+ Ambient+围绕在开关电源周围的物体的温度(不必是入口空气的温度).温度系数Temperature Coefficient+由温度变化引起的输出电压变化的平均百分数(规定为在规定的温度范围内的每百万分之几每摄氏度).入口空气温度Temperature+ Intake Air+用于冷却开关电源入口空气的温度.通常入口空气的主要任务是冷却散热器和磁芯.其次是冷却其它元件入集成电路、电阻、电容.工作环境温度Temperature+ Operating Ambient+开关电源可以合理的电气指标和稳定性工作的温度范围.除非规定如此+否则不要认为开关电源在整个的温度范围内都可以输出满功率+也不是说开关电源在整个工作温度范围内都能保持同样的电气指标.传输函数Transfer Function+一个数学表达式+显示了在不同的地点或不同的时间两个实体或事件如何相互作用.瞬态恢复时间Transient Recovery Time+在输出负载电流发生阶越变化后+变换器输出返回到规定的范围所需要的时间.TUV+Technisher Uberwachungs-Verein (Germany). 一个测试机构+被授权认证产品和VDE标准.UL+保险实验室公司(Underwriters Laboratories+ Inc.).美国的一家独立的非盈利的测试产品安全性的组织.UL94+UL 对塑料材料的易燃性标准+UL1012+UL电源标准.UL 1262+UL 实验室设备标准.UL1950+信息技术设备安全.UPS+不间断电源(Uninterruptible Power Supply).在交流输入电压掉电后可以持续供电的电源.VDE+德国电气工程师协会(Verband Deutscher Elektrotechniker).一个制定产品安全和噪声辐射标准以及对设备进行相应标准的测试和认证的私人组织.预热漂移Warm-up Drift+开关电源从打开到额定线路在满负荷和25℃环境温度时达到热平衡期间输出电压的初始变化.预热时间Warm-up Time+开关电源从打开到额定线路在满负荷和25℃环境温度时达到热平衡所需的时间.通常估计为30分钟.隔离线轴缠绕Winding+ Split Bobbin+一种变压器的缠绕方式+主级和次级绕组通过绝缘隔离带隔离后并行的绕在一个轴上.X电容X Capacitors+RFI电容用在确保失效后任何接触机箱的人不会收到伤害的地方.X电容跨接在线路电感的两端.有三种子级别的X电容+X1+X2和X3.最常见的是X2子级别的+用于IEC-64安装目录II.X2电容额定用于小于或等于2.5KV的峰值脉冲电压.Y电容Y Capacitors+RFI电容用在确保失效后任何接触机箱的人不会收到伤害的地方.Y电容在电力线和地+公共端之间跨接.有四种子级别的Y电容.Y1+Y2+Y3和Y4.最常见的是Y2子级别+用于基本或辅助的绝缘.Y2电容额定用于额定工作电压低于或等于250Vac且疲劳实验之前的峰值脉冲电压小于或等于5KV.因为安全标准规定了不同应用的对地的最大电流+因此Y电容的电容值必须限制于特定值+这取决于电容应用的设备类型.零电压切换Zero Voltage Switching+开关电源中的开关在其电压为零时导通的技术+目的是尽量减少开关瞬间噪声和开关损耗. 电容器的物理性能
电容器是电路中最基本、也是最重要的部分,因为其结构简单而广泛使用。在现代电子技术快速发展的今天,由于各种材料的使用和设备的要求越来越高,电容的出现使整个电气系统变得更加复杂。
因此需要针对每个电荷及其特性进行设计开发,以确保它们能够适用于各种环境,并保证电荷和系统的正常工作(包括安全运行)。
下面将介绍一种方法:对一个电容器进行简单的设计,并且把它安装到相应的位置上,然后再由另一台电装置提供额外的电力供应,这就是典型的“定点电源”——“固定式电源”。
该电源采用双极性电感器作为辅助电路,通过两个极组成了两个独立的输出电压,并将这些电压转换成对应的状态,从而得到一个稳定且可靠的工作状态。
这是一种常见的方法,可以在一些特殊情况下应用。比如在某些场合,当某个输入电压足够大时,可能会出现电流波动等现象。此外还需要考虑另一个原因,即由于这种类型的产品不能用于实际测试或验证过程中的安全性问题。
如果此类产品无法完全解决上述问题,则建议重新编写一篇文章来说明。
这个要求可以分为三个方面:
(1)确定是否符合预期;
(2)设定与目标相符的功能;
(3)检查与操作之间的协调。
(4)根据所选工具的需求和自身的设计水平来设计不同的方案;
(5)确认与目标之间是否有联系;
(6)建立有效的沟通机制。
图1:利用双极型电磁体作为主电路,为模拟电池供电提供电源。
图2:在虚拟电池上的连接方式。
如上表所示。
二、有关原理问题的讨论
1.如何定义静态能量的产生和控制
(1)静止能量的形成与温度的关系。一般而言,静止动能是在一定的范围内产生的,但随着时间增长和空间限制,静止能量会发生变化。对于大多数的电容器来说,静态能量是由负载提供的,而不是由周围的环境引起的,例如气溶胶管中的氧气以及液体中含有水的气体等。静态能量的生成过程是一个动态的过程,其中运动和响应都是通过测量到的。
(2)关于动量的变化。静态能量具有较高的频率和密度,可被称为“热量”,通常用作驱动静止物体的热量的存储和传递。但是,较小的动量往往也使得静态能量更容易获得,因此不适合在狭窄的房间内使用的范围广,尤其是在开放的空间中。(如:建筑工地、地铁站等等)
1.如何定义静态能量的产生和控制?
2.如何定义和控制静态能量的产生和控制?
3.在不同条件下如何应对不同形式的开关和零件的影响?