SPS电源

                         
1.SPS之用途
我们先以日常生活中会用到的电器用品来说明,清早起来打开电子式日光灯电子式台灯,刷牙时,充电式电动牙刷之充电器,用遥控器打开电视机看新闻,用电磁炉微波炉加热早餐,出门搭电梯下楼,进入办公室时,放眼望去每一种需插电的无纺布手提袋设计事务机器电话传真。。。,大致可以说需用到电的产品,就是SMPS的可能用途。所需的规格要求及线路架构则随使用场所,价格上会有极大差异。
以一般我们选用的电子零件,其温度范围就可分为:
商业用( 0 70 ℃)
工业用 (-25 125 )
军事用 (-40 125 )
而SPS也会因为使用的周围环境温度范围,而区分不同的等级:
商业用( 0 40 ℃)------ 一般日常生活所接触到的电器用品,如电脑、影印机所使用者
工业用 (-20   71 ) ------ 工业产品所使用的POWER,如SMD机器、CNC机器中的POWER即是
军事用 (-40 125 ) ------ 军事用途,如飞弹、战舰、坦克中所用到的POWER
不同的温度范围,所选用的零件就不相同,其价格当然也不同
2.Switching Power Supply Building Blocks
    AC                                                                                  OUT
专有名词解释:
a﹒PWM:Pulse Width Modulator脉波宽度调变器
b﹒CCM:连续模式(一般设计都属于此模式)
c﹒DCM:不连续模式
3.SPS 常用之架构和种类 :
电容触摸按键
3.1.输出 / 输入使用的电压高低可分为:(适用于非隔离的环境 *)
所谓非隔离的环境:如同下列所提的环境,都是自己形成一个系统,输入与输出共地,不会与其他的系统连线,而且接地良好,不会对使用者有漏电的危险,例如其中所提的系统输入都属于低电压输入,而且使用者接触的机壳都是接地(GROUND),没有被电到的危险。
(a).降压式 (Buck)        : 输入比输出高 ,例如卡车之车用冰箱中的POWER将24V转12V
Fig. 2-1
(b).升压式 (Boost)        : 输入比输出低,例如电击棒将电池电压9V升高为1000V
Fig. 2-2
(c).降升压式 (Buck-Boost) : 输入比输出低或高 ,例如汽车充电器充笔记型电脑19V电池,而汽车电池有轿车12V及卡车24V两种
Fig. 2-3
(线路动作原理请参见相关SPS基本原理说明)
3.2.一般常用架构可分为:(适用于需隔离的环境 *)
js防水涂膜
* 所谓需隔离的环境:用专业术语来说就是──输入与输出不共地,例如帛汉的DC/DC使用于网路卡,而网路连线就是一个典型的隔离环境,因为两部电脑的输入接地不一定相同(插头不一定插同一方向),如果使用非隔离的电源,将会天下大乱,而且会有因两部电脑地的电位不同,造成两部电脑间大电流流动,而使保险丝烧毁。
(a).自激式 (Free Running) 0.5W ~ 50W
自激式一般称为RCC线路,是返驰式的其中一种架构,其震荡频率随负载而变:轻载时振荡频率高,重载时震荡频率低。
(b).返驰式 (Fly-Back)     :  3W 200W
在此将其定义为常见的定频式PWM(脉波宽度调变式)架构,其脉波宽度随负载而变:轻载时脉波宽度窄,重载时脉波宽度宽。能量转移是靠N-MOS Q1 ON时先存于主变压器T1的GAP中, N-MOS Q1 OFF时,主变压器的能量,经由D1传到输出电容C1。而Rs则是用来侦测输出瓦数,达到保护的目的。
Fig. 2-4
(c).顺向式 (Forward  60W ~ 300W
顺向式 (Forward) 的动作原理与返驰式 (Fly-Back) 接近,唯其能量是于Q1 ON时先经由D1存于CHOKE L1中(T1没有GAP),Q1 OFF时,L1的能量经由D2传到输出电容C1。注意T1 的磁滞曲线只在第一相限活动。
Fig. 2-5
(d).推挽式 (Push-Pull  150W ~600W (Half-Bridge)
  600W 以上  (Half-Bridge)
推挽式 (Push-Pull) 的动作原理则又与前馈式 (Forward) 接近,只是T1 的磁滞曲线则在第1 3相限活动。
Fig. 2-6
3.3.一般种类可分为:
(a).AC to DC ( Adapter )  : 常用于日常生活中,如计算机、笔记型电脑、无线电话机、充电器
(b).DC to AC ( Inverter )  : 如笔记型电脑中背光板灯管用电源
(c).DC to DC ( Converter ) : 竹炭颗粒如帛汉现有产品5V转 9V
(d).AC to AC ( Converter ) : 如变频器、电子式器……火灾预警系统
4.常见之规格内容及名词解释
一般规格区分为以下内容:
AC 或 DC 输入要求……………………………….………….(4.1).
AC 或 DC 输出要求………………………………………....(4.2).
异常使用保护 (Protection) ……………………………….(4安装网.3).
操作环境要求 (Operation Environment) ………………..(4.4).
Safety(安规)及各国国家标准……………………………….(4.5).
EMI Conduction (电磁传导) & Radiation(电磁辐射)…(4.6).
MTBF (Mean Time Before Failure) 可靠度要求………….(4.7).
机构 …………………………………………………………..(4.8).
名词解释 ……………………………………………………. (4.9).
现分述如下:
4.1.AC 或 DC 输入要求 :
(a). Input Voltage Range : 输入电压范围(V),最低~最高,例如:台湾、美国为90~135 Vac ,欧洲、大陆则为180~264 Vac .若为Universal 则为90~264Vac
(b). Input Frequency :  输入AC电源的频率(Hz,视各国发电机系统而定,例如:日本为50Hz ,台湾为60Hz,欧洲、大陆为50Hz
(c). Inrush Current : 输入突波电流(A),指开机瞬间或刚插插头时,流过电源线的尖波电流,通常于冷开机状态下测得为标准。造成的原因是SMPS输入端有电容,开机瞬间电容需要充电而形成类似短路,于是产生尖波电流,需要于输入回路加入热敏电阻予以限制,否则会造成断路器跳脱。一般要求:115Vac时=30A Max. ,230Vac时=60A Max.
(d). Max. Input Current :  最大输入电流(A),出现于最低输入电压时,通常加入10 %误差。算法为:
Max. Input Current (A) =
输出瓦数
X 100 %
Vin Min. * Efficiency * Cosθ * 0.9
* 该电流值被要求写在LABEL上。
(e). Input Efficiency :  输入效率(%),例如:输出瓦数=5W, 输入瓦数=10W,则效率=5/10,即为50 %。
Input Efficiency (%) =
输出瓦数
X 100 %
输入瓦数
* 输入瓦数系从瓦特表读到的实功率值,不含功率因数的虚功率(Cosθ)
(f). AC Input Power Factor : 交流功率因数(Cosθ),表示输入电压与电流的相位差,一般SMPS的输入阻抗为电容性(因输入有一个大电容),电压波形将落后电流波形,而马达类产品则呈现电感性,电压波形将超前电流波形;这种使电压与电流不同相位,将对发电厂造成虚功率,其值的大小为该相位差角度取Cos值,例如:有一部SMPS使AC输入电压波形落后电流波形45°,则Cosθ=0.707,表示若发电厂供应100瓦交流电力(电表读到)给该SMPS,则实际功率只有70.7瓦,如果该SMPS的效率为50%,则输出端得到的功率输出为35.35瓦,意思就是说当我们于该SMPS输出端负载35.35瓦,对发电厂来说是100瓦
的负载(电表读到)。而一般未加功率因数补偿的SMPS,在AC 115V时Cosθ=0.6 ,AC 230V时Cosθ=0.5 ,甚至更低,不难想像为何欧洲要要求SMPS加入功率因数补偿线路。

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