电源电路试题（共8篇）
评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。开关电源常用的几种保护电路 2.1 防浪涌软启动电路
开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。
图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间，输入电压经整流桥（D1～D4）和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80％额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，开关电源处于正常运行状态。
图1 采用晶闸管和限流电阻组成的软启动电路
图2是采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。电源接通瞬间，输入电压经整流（D1～D4）和限流电阻R1对滤波电容器C1充电，防止接通瞬间的浪涌电流，同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时，K1动作，其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1，电源进入正常运行状态。限流的延迟时间取决于时间常数（R2C2），通常选取为0.3～0.5s。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡，延迟电路可采用图3所示电路替代RC延迟电路。
图2 采用继电器K1和限流电阻构成的软启动电路
图3 替代RC的延迟电路
2.2 过压、欠压及过热保护电路
进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。
温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％，温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6，为了避免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。图4是仅用一个4比较器LM339及几个分立元器件构成的过压、欠压、过热保护电路。取样电压可以直接从辅助控制电源整流滤波后取得，它反映输入电源电压的变化，比较器共用一个基准电压，N1.1为欠压比较器，N1.2为过压比较器，调整R1可以调节过、欠压的动作阈值。N1.3为过热比较器，RT为负温度系数的热敏电阻，它与R7构成分压器，紧贴于功率开关器件IGBT的表面，温度升高时，RT阻值下降，适当选取R7的阻值，使N1.3在设定的温度阈值动作。N1.4用于外部故障应急关机，当其正向端输入低电平时，比较器输出低电平封锁PWM驱动信号。由于4个比较器的输出端是并联的，无论是过压、欠压、过热任何一种故障发生，比较器输出低电平，封锁驱动信号使电源停止工作，实现保护。如将电路稍加变动，亦可使比较器输出高电平封锁驱动信号。
图4 过压、欠压、过热保护电路
2.3 缺相保护电路
由于电网自身原因或电源输入接线不可靠，开关电源有时会出现缺相运行的情况，且掉相运行不易被及时发现。当电源处于缺相运行时，整流桥某一臂无电流，而其它臂会严重过流造成损坏，同时使逆变器工作出现异常，因此必须对缺相进行保护。检测电网缺相通常采用电流互感器或电子缺相检测电路。由于电流互感器检测成本高、体积大，故开关电源中一般采用电子缺相保护电路。图5是一个简单的电子缺相保护电路。三相平衡时，R1～R3结点H电位很低，光耦合输出近似为零电平。当缺相时，H点电位抬高，光耦输出高电平，经比较器进行比较，输出低电平，封锁驱动信号。比较器的基准可调，以便调节缺相动作阈值。该缺相保护适用于三相四线制，而不适用于三相三线制。电路稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。
图5 三相四线制的缺相保护电路
图6是一种用于三相三线制电源缺相保护电路，A、B、C缺任何一相，光耦器输出电平低于比较器的反相输入端的基准电压，比较器输出低电平，封锁PWM驱动信号，关闭电源。比较器输入极性稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。这种缺相保护电路采用光耦隔离强电，安全可靠，RP1、RP2用于调节缺相保护动作阈值。
图6 三相三线制的缺相保护电路
2.4 短路保护
开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率di/dt过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可在器件内部产生擎住效应使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。
在短路电流出现时，为了避免关断电流的di/dt过大形成过电压，导致IGBT锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。在检测到过流信号后首先是进入降栅保护程序，以降低故障电流的幅值，延长IGBT的短路承受时间。在降栅动作后，设定一个固定延迟时间用以判断故障电流的真实性，如在延迟时间内故障消失则栅压自动恢复，如故障仍然存在则进行软关断程序，使栅压降至0V以下，关断IGBT的驱动信号。由于在降栅压程序阶段集电极电流已减小，故软关断时不会出现过大的短路电流下降率和过高的过电压。采用软降栅压及软关断栅极驱动保护，使故障电流的幅值和下降率都能受到限制，过电压降低，IGBT的电流、电压运行轨迹能保证在安全区内。
在设计降栅压保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如7.5V），降栅压速度不要太快，一般可采用2μs下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如5V以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。
为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇“打嗝”的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。
下面介绍几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。
图7是利用IGBT过流时Vce增大的原理进行保护的电路，用于专用驱动器EXB841。EXB841内部电路能很好地完成降栅及软关断，并具有内部延迟功能，以消除干扰产生的误动作。含有IGBT过流信息的Vce不直接送至EXB841的集电极电压监视脚6，而是经快速恢复二极管VD1，通过比较器IC1输出接至EXB841的脚6，其目的是为了消除VD1正向压降随电流不同而异，采用阈值比较器，提高电流检测的准确性。如果发生过流，驱动器EXB841的低速切断电路慢速关断IGBT，以避免集电极电流尖峰脉冲损坏IGBT器件。
图7 采用IGBT过流时Vce增大的原理进行保护
图8是利用电流传感器进行过流检测的IGBT保护电路，电流传感器（SC）初级（1匝）串接在IGBT的集电极电路中，次级感应的过流信号经整流后送至比较器IC1的同相输入端，与反相端的基准电压进行比较，IC1的输出送至具有正反馈的比较器IC2，其输出接至PWM控制器UC3525的输出控制脚10。不过流时，VA
(a)电路原理图
(b)PWM控制电路的输出驱动波形图
图8 利用电流传感器进行过流检测的IGBT保护电路
图9是利用IGBT（V1）过流集电极电压检测和电流传感器检测的综合保护电路，电路工作原理是：负载短路（或IGBT因其它故障过流）时，V1的Vce增大，V3门极驱动电流经R2，R3分压器使V3导通，IGBT栅极电压由VD3所限制而降压，限制IGBT峰值电流幅度，同时经R5C3延迟使V2导通，送去软关断信号。另一方面，在短路时经电流传感器检测短路电流，经比较器IC1输出的高电平使V3导通进行降栅压，V2导通进行软关断。
图9 综合过流保护电路
图10是应用检测IGBT集电极电压的过流保护原理，采用软降栅压、软关断及降低工作频率保护技术的短路保护电路。
图10
正常工作状态，驱动输入信号为低电平时，光耦IC4不导通，V1，V3导通，输出负驱动电压。驱动输入信号为高电平时，光耦IC4导通，V1截止而V2导通，输出正驱动电压，功率开关管V4工作在正常开关状态。发生短路故障时，IGBT集电极电压增大，由于Vce增大，比较器IC1输出高电平，V5导通，IGBT实现软降栅压，降栅压幅度由稳压管VD2决定，软降栅压时间由R6C1形成2μs。同时IC1输出的高电平经R7对C2进行充电，当C2上电压达到稳压管VD4的击穿电压时，V6导通并由R9C3形成约3μs的软关断栅压，软降栅压至软关断栅压的延迟时间由时间常数R7C2决定，通常选取在5～15μs。
V5导通时，V7经C4R10电路流过基极电流而导通约20μs，在降栅压保护后将输入驱动信号闭锁一段时间，不再响应输入端的关断信号，以避免在故障状态下形成硬关断过电压，使驱动电路在故障存在的情况下能执行一个完整的降栅压和软关断保护过程。
V7导通时，光耦IC5导通，时基电路IC2的触发脚2获得负触发信号，555输出脚3输出高电平，V9导通，IC3被封锁，封锁时间由定时元件R15C5决定（约1.2s），使工作频率降至1Hz以下，驱动器的输出信号将工作在所谓的“打嗝”状态，避免了发生短路故障后仍工作在原来的频率下，连续进行短路保护导致热积累而造成IGBT损坏。只要故障消失，电路又能恢复到正常工作状态。结语 开关电源保护功能虽属电源装置电气性能要求的附加功能，但在恶劣环境及意外事故条件下，保护电路是否完善并按预定设置工作，对电源装置的安全性和可靠性至关重要。验收技术指标时，应对保护功能进行验证。
开关电源的保护方案和电路结构具有多样性，但对具体电源装置而言，应选择合理的保护方案和电路结构，以使得在故障条件下真正有效地实现保护。
随着电子技术的飞速发展, 电脑控制技术在各个领域中的应用越来越普遍, 电脑控制系统也成为各种产品的重要组成部分, 尤其是机电产品, 电脑控制技术更是得到广泛应用。因此, 在很多机电产品中, 都牵涉到电脑控制技术应用问题。这些机电产品在使用过程难免会出现一些故障, 如何对这些故障进行检测和诊断, 并且进行快速的排除故障, 成为当今技术人员研究的重要课题之一。
电脑控制系统常用的控制模式, 一般是由传感器、电控单元和执行部分组成 (如图1所示) , 其中, 电脑控制单元自身都需要进行供电。传感器输入信号给电脑控制单元, 经过电脑控制单元的程序运算后, 输出控制指令给执行部分, 进行相关控制。电脑控制单元必须在自身有供电的情况下才可以进行程序运算和控制, 一旦电脑控制单元供电出错, 则必然会造成所有输出指令的中断, 执行部分无法工作。如果电脑控制系统的传感器是由电脑控制单元供电的, 则传感器也停止输出信号。由此可见, 电脑控制单元的供电问题是电脑参与控制的前提, 是进行其他部分的检测与故障排除的基础。下面以某一种车型的汽车发动机电脑控制系统电源电路为例, 从电源电路的组成、原理、检测方法和步骤, 进行汽车发动机电脑控制系统电源电路的检测与故障排除。
2. 汽车发动机电脑控制系统电源电路的组成和原理
该型汽车的发动机电脑控制系统的电源电路主要是由蓄电池、保险丝 (MAIN、EFI、AM2三个保险丝) 、点火开关、EFI继电器、电脑控制单元 (ECU) 以及若干导线所组成 (如图2所示) 。
IGSW-点火开关信号端子;BATT-ECU后备电源端子;+B-ECU驱动电源端子;MREL-EFI继电器控制端子
打开点火开关时, 蓄电池电源→MAIN保险丝→AM2保险丝→点火开关→ECU的IGSW端子, 电脑接收到IGSW点火开关信号后, 输出电压给MREL端子, 使EFI继电器的控制线圈导通, EFI继电器开始工作, 开关触点闭合。此时, 蓄电池电源→MAIN保险丝→EFI保险丝→EFI继电器开关触点→E-CU的+B端子, 电脑接收到+B端子供电后, 驱动了电脑, 电脑程序开始运行。
关闭点火开关, IGSW端子断电, 电控单元ECU失去点火开关信号, 就切断了MREL端子的供电, EFI继电器的控制线圈断电, 开关回位, +B断电, 电控单元停止工作, 此时, 汽车发动机熄火。
当点火开关处于起动位置时, 由于点火开关的特殊结构, 此时, 点火开关的AM2触点与IG2触点仍然闭合, 电脑供电情况并没有改变。
但是, 不管点火开关是否打开, BATT后备电源端子始终都处于通电状态, 它与点火开关没有关系, BATT电源的作用是在点火开关关闭后, 仍然给ECU提供电源, 具体就不在这里阐述了。
3. 汽车发动机电脑控制系统电源电路的检测方法和步骤
当点火开关处于关闭状态时, 电脑控制单元ECU的4个端子IGSW、BATT、+B、MREL的电压分别为0V、12V、0V、0V。当点火开关处于打开状态时, 电脑控制单元ECU的4个端子电压为12V、12V、12V、12V。一旦电脑控制单元ECU的4个端子检测的电压与上述情况不符合, 说明ECU的供电出错, 必须进行检修。
3.1 检测BATT端子电压
用万用表的电压档测量电控单元ECU端子BATT, 如果检测结果有12V电压, 说明正常。如果没有电压, 必须检查EFI保险丝、MAIN保险丝和蓄电池。具体检查步骤是:
(1) 分别用万用表的欧姆档检查EFI保险丝和MAIN保险丝, 应该处于导通状态, 否则更换保险丝;
(2) 检查保险丝插槽端子电压, 没有电压, 则检查线路和蓄电池接线柱, 有电压则检查BATT端子导线。
导线的检查方法就是用万用表的欧姆档测量BATT端子与EFI保险丝端子之间的电阻, 导通表示正常, 不导通表示故障, 应该更换或者修复导线。
3.2 检测IGSW端子电压
打开点火开关, 测量IGSW端子电压, 如果有12V电压, 表示正常。如果没有电压, 必须检查AM2保险丝、点火开关和相关线路。具体检查步骤是:
(1) 检查AM2保险丝, 不导通则更换;
(2) 用导线直接导通点火开关的AM2端子和IG2端子, 测量IGSW端子电压, 如果有电压, 更换或修复点火开关;没有电压, 则修复或更换IGSW端子导线和点火开关与AM2保险丝之间的导线。
3.3 检测MREL端子电压
打开点火开关, 测量MREL端子电压, 如果有12V电压, 表示正常。如果没有电压, 必须更换ECU插头或ECU。
3.4 检测EFI继电器
(1) 关闭点火开关, 拔下EFI继电器, 用万用表电压档测量继电器的4个插孔的电压, 有12V电压的表示继电器的5端子正常。
(2) 打开点火开关, 检测电压, 应该有两个端子有电压, 一个是5端子, 一个是2端子, 否则, 应该修复ECU的MREL端子导线。
(3) 用万用表的欧姆档测量继电器的任意两个端子的电阻, 导通的表示1和2端子, 另外剩下的就是3和5端子;用蓄电池搭接1和2端子, 则3和5端子应该导通 (如图3所示) , 否则更换继电器。
(4) 分别检测继电器1端子的插孔与蓄电池负极 (搭铁) 和继电器3端子的插孔与ECU的+B端子的导线, 如果不导通应该更换或修复导线。
当然, 上述检测方法只是针对线路的断路情况以及部件损坏情况, 进行检修, 而在实践当中, 还可能出现线路短路, 插头和插孔腐蚀、脏污、接触不良, 插头松动等故障, 在此不一一例举, 测量的步骤和方法与上述情况大致相同。
4. 结束语
经过实践检验, 不管是什么类型的汽车发动机电脑控制系统的电源电路, 只要按照以上方法和步骤, 都能顺利排除故障。对于其他机电产品的电脑控制系统的电源电路, 都可以参照或仿照这种检测方法。以上检测方法是本人经多年的实践总结, 不断地摸索和研究所得成果, 此次拿出来与大家共同学习、交流, 欢迎多提宝贵意见。
参考文献
[1].王秀红, 田有为.《汽车发动机电控技术》[J].大连理工大学出版社, 2007.
摘要：本文设计了一种应用于AC/DC开关电源芯片的片内电源电路。该电路输入电压范围110V～220V，输出电压稳定在约5.8V。本电路仅在开关电源芯片中功率开关关断的半周期，通过高压JFET抽取外部电源电能给储能电容充电，来维持输出电压的稳定，具有输入电压范围广，电路结构简单的特点。通过HSPICE仿真实验，取得预期的效果。
关键词：片内电源；AC/DC开关电源；低功耗
片内电源电路是集成在半导体芯片内部的电源模块。其作用主要是从外部电源(例如220V市电)中获取电能，并把能量转化芯片内部其它模块可接受的稳定直流电平，给内部其它模块供电。目前，片内电源在纹波幅度、调整范围、功耗等技术指标上还不能达到外部电源的水平，但是，片内电源具有设计指标灵活、成本低廉、可集成等外部电源不可比拟的优势。因此，片内电源将会成为未来电源的另一个发展方向。
1电路结构及功能分析
如上图1所示，是本文设计的应用于AC/DC开关电源芯片的片内电源电路整体结构。Vin为片内电源电路的输入端口，220V的交流电源经过半桥整流滤波后通过此端口输入。BP为片内电源电路的输出端口，输出一恒定电压Vout为AC/DC开关电源芯片的其它子模块供电。Gate为AC/DC开关电源芯片中功率MOSFET栅驱动信号，为高时功率MOSFET导通，为低关断。输入检测信号为本片内电源电路的欠压保护信号，当Vin低于110V时片内电源停止工作对开关电源芯片进行保护。
在AC/DC开关电源芯片工作过程中，每个时钟周期对片内电源模块输出电压Vout进行检测，如果输出电压低于设计要求，并且开关电源芯片其它保护模块输出正常的情况下，在Gate为低的半周期对输出端电容C0充电，直到输出电压满足设计要求，停止充电，从而使输出电压保持恒定。本功能由上图1所示的充电控制部分和模拟充电部分来实现。充电控制部分包括：输出电压检测模块，数字逻辑控制模块。模拟充电模块包括高压JFET，MN1，MN2，电阻R0，储能电容C0。
充电控制模块是本电路设计的重点难点，其具体设计过程如下：
1.1输出电压检测模块的设计
输出电压检测模块电路如下图2所示，BP端输出电压Vout经过电阻网络分压后产生3路输出D1，D2，D3，这三路输出分别输入到COM2，COM1，COM3三路比较器中，与基准电压进行比较。COM1输出欠压信号A5，欠压为高，不欠压为低。COM2输出过压信号A6，过压为高，不过压为低。COM3的输出控制泄流支路，当Vout (BP电压)高于7V时，给电容C0提供一条泄流通路，使BP电压低于7V，对电路进行保护。
1.2数字逻辑控制模块的设计
数字逻辑控制模块电路如下图3所示，A5，A6为输出电压检测模块对BP端口电压检测后输出的欠压信号，过压信号；A7为A5，A6经过寄存器后产生的中间信号，X1为输入电压的检测信号，正常为低，当输入电压过低(X1为高)时，片内电源停止工作对开关电源芯片进行保护。
Gate为AC/DC开关电源芯片中功率管的栅控制信号，本片内供电模块仅在功率管关断的时间进行充电。Regulator为过压欠压逻辑单元模块的输出信号，它来控制模拟充电部分对储能电容充电。片内电源在从上电到系统稳定需要经过以下三种工作状态：
① 状态1：储能电容电压Vout低于4.8V。
过压欠压电路的输出A5=1，A6=0。
经过RS触发器，得出A7=1，上支路的输出为1。
于是Regulator信号输出由上支路决定，始终为0。储能电容从0充电会一直充至4.8V而不受各内部信号的影响。
② 状态2：储能电容电压Vout充至略大于4.8V。
过压欠压电路的输出A5，A6由状态1的10转换成00。此时RS触发器为保持状态，于是A7保持为1，上支路的输出由1变为0。此时Regulator由下支路决定，若X1=1(输入电压Vin过低)，Regulator=1(不充电)；若X1=0(输入电压Vin正常)，则Regulator由Gate信号决定。所以储能电容达到4.8V后，若X1信号为1，储能电容将不再充电。若X1信号为0，储能电容在功率管关断周期充电，可充至5.8V。
③ 状态3：储能电容电压由Vout由继续升高，大于5.8V时。
当状态2最后一种情况Regulator由Gate决定，Vout充电至大于5.8V时。过压欠压电路的输出A5，A6由状态2的00转换成01。经过RS触发器A7信号要改变为0，下支路A7与X1的与非使得X1对Regulator无影响。A6经过反向器后的0信号使得Gate对Regulator也没有了影响。此时Regulator输出完全由A5，A6，A7来决定，输出为1(不充电)，直到储能电容的电压回落至5.8V以下。
2仿真结果
仿真条件：本文采用CSMC 700V BCD工艺库和HSPICE进行仿真，Vin电压从0V上升到300V，然后维持稳定。
仿真结果如右图4所示：当Vin从0V上升到300V的过程中，A5，A6状态从10转换到00再转换到01，当芯片稳定工作时其在00，01之间转换从而维持输出稳定在5.8V，达到设计要求。
3结束语
本文设计了一种新型的片内电源电路，具有功耗低，输入电压范围广，电路结构简单等特点。适用于各种开关电源芯片进行片内供电。通过电路仿真，本电路设计满足设计要求。
参考文献
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作者简介
一、单项选择题
1）滤波电路中，滤波电容放电常数愈大，输出滤波电压愈高，滤波效果愈好；
2）肖特基势垒二极管适合小电压大电流整流；
3）总效率 η = Pout / Pin ╳ 100% 4）整流二极管的最大反向电压是优势，主要表现在高频状态下； 开关状态，它的变化效率高； 18）每个开关电源中都有一个交 流电压最大的节点，这个节点就
二、多项选择题 是功率开关的漏极； 1）一般开关电源采用哪几种工作19）开关电源的最佳布置的流程方式，列出其中四中正激、反激、是：a）放置变压器或电感； b)布推挽、半桥；
置功率开关管电流环路； c)布2）电源工作的组织结构有哪几种置输出整流器电流环路； d)把高效谐振开关电源、线性电源、控制电路与交流功率电路连接； PWM控制开关电源；
e)布置输入环路和输入滤波器； 3）典型的输入整流滤波电路由三指整流管不导电时，在它俩端出现的最大反向电压；
5）倍压整流一般用在，输入电压小而输出电压大、输出电流不大的场合
6）利用电感具有阻止电流变化的特点，在整流电路的负载回路中串联电感起滤波作用；
7）在磁性元件中，一般Ae代表磁心的横截面积；
8）在磁性元件中，一般Ac代表磁心的窗口面积；
9）漏感是指没有耦合到磁心或其他绕组的电感量；
10）交叉调整量是指一个输出端的负载变化时，使其他输出端电压波动大小；
11）在开关电源工作方式中，哪种开关方式及经济又简单实用？反激
12）在正激式开关电源中，一般占空比应为(35~45)%；
13）反激式开关电路的功率ＭＯＳ管的Id 一般为2Pout/Vin(min)；
14）在推挽式变换器电路中，一般都是由两个正激变换器电路工作在“推挽”方式下，及两个开关交替打开和关闭；
15）在正激方式工作的开关电源，往往要增加一组绕组即励磁绕组，其主要作用是磁芯复位；
16）设计正激式变换器时，应选用适当的磁芯有效体积，并选择空气隙，以免磁芯饱和；
17）在开关电源中，使用功率MOS管而不是用晶体管或双晶体管，这是 因为MOS管有很多性能上的f)布置输出负载环路和输出滤波器； 20）开关电源的功率可由下式计算： Pin=Pout/ η这里的η是估计的开关电源效率； 21）对于无源感性负载，功率因数就是电压和电流波形之间的相位差； 22）磁粉心是一种铁心结构，是一种由几类材料复合而成的复合型铁心； 23）负反馈电路的核心是一个高增益的运算放大器，称作电压误差放大器； 24）在单端正激式变换器电路中，隔离器件是一个纯粹的变压器； 25）变压器电压、电流及匝数的关系式为：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip ；其中Np是：初级变压器的匝数； 26）变压器电压、电流及匝数的关系式为：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip ；其中Ns是：次级变压器的匝数； 27）交叉调整量是电源一个或多个输出端负载变化时，对其他输出端电压的影响量 28）功率开关部分的主要作用是把直流输入电压变换成脉宽调制的交流电压； 29）每个开关电源内部都有4个环路，每个环路都是相互独立的，对布ＰＣＢ板非常重要功率开关管电流环路, 输出整流器电流环路, 输入环路, 输出负载环路 30）开关电源功率调整管工作于到五部分组成他们是：EMI滤波器、启动浪涌电流限制器、浪涌电压抑制器、整流级、输入滤波电容
4）制作电源需要考虑哪些因素是：重量和尺寸、功率的大小、输入及输出特性、成本； 5）控制电路的主要组成部分是：驱动电路、调节器电路、并机均流电路、保护电路； 6）功率MOS管驱动电路十分讲究，一般有：用TTL电路驱动、用线性电路驱动、用隔离变压器驱动 7）开关电源的内部损耗大致可包括： 开关损耗、附加损耗、电阻损耗、导通损耗；
8）磁性非晶合金可以从化学成分
上分为下列几类：铁基非晶、铁镍基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶 9）一般高频变压器除了具有初、次级间安全隔离的作用，还具有
变压器和额流圈的作用；
10）光电耦合器主要由发光二极管、光敏三级管元件构成； 11）电容器是各种电子设备中不
可缺少的重要元器件，它广泛用于抑制电源噪声、尖峰的吸收、滤波等多种场合；
12）软开关电源工作方式的电路中，一般可分为零电压电路、零电流电路；
13）UPS（不间断电源）按工作的原理可分为 动态式、静态式； 14）
动态式UPS的主要组成部分是：整流器、电池、直流电动机、惯性飞轮、交 流发电机
15）每个开关电源内部都有四
个电流环路，每个环路都要相互
分开，它们是功率开关管交流电28）高频变压器的漏电感和肖反激式工作方式的电源中，制作流环路、输出整流器交流电流环特基蒸馏二极管的结电容在管子变压器都要开一定的气隙以防止路、输入电源电流环路、输出负截至时，会形成一个谐振电路，变压器饱和； ╳ 载电流环路；
它会引起瞬时过压振荡； 24）铁氧体性能参数是由其本身16）EMI滤波器的主要作用是滤除： 开关噪声、输入线引入的谐波； 17）在开关电源中使用的PWM控制的IC，一般具有下列特点：自动补偿、具有充放电振荡电路，可精确的控制占空比、工作电流低、内部具有参考电源 18）整流器损耗可以分为：开通损耗、导通损耗、关断损耗部分； 19）线性电源有并联式、串联式几种类型； 20）
通常与电源相关的附加功能是：与外部电源同步、输入低电压限制、紧急调电信号
21）设计开关电源，选择最合适的拓扑形式主要考虑的因数是 ： 输入输出是否需要变压器隔离、加在变压器一次侧或电感上的电压值是多大、通过开关管的峰值电流、加在开关管上的最高峰值电压 22）开关电源优点主要集中在：安全可靠、体积小重量轻、稳压范围宽、功耗小 23）开关电源的技术发展动向是：高效率、模块化、低噪声、抗干扰能力强
24）设计开关电源主要考虑的步骤是：主电路形式的选择、开关的工作频率、功率器件的确定、控制电路的设计 25）影响高频开关电源的主电路方案的因素是：输入输出电压、电流范围与半导体器件规格的配合；电路的可靠性，工作范围的适应性；减小体积、重量和提高效率；较小损耗可减小散热器的尺寸和重量；减小对电网的污染 26）未来的开关电源发展的新技术有：同步整流方式的应用、均流技术的应用、功率因数的改善 27）在开关电源中，所需的整流二极管必须具有正向压降低、快速恢复、足够的输出功率等特点； 29）为防止功率管（ＭＯＳ）截至期间烧坏，会增加ＲＣ吸收电路进行抑制，它们的形式是ABC； 30）在隔离式开关电源中，使用光耦作为输入输出隔离，但必须遵循的原则是：所选的光耦器件必须符合国内或国际的有关隔离击穿电压标准、若用放大电路驱动光耦，必须保证它能够补偿耦合器的温度不稳定和漂移、所选的光耦器件必须有较高的耦合系数；
31）PCB板合理的装配十分重要，应采取下列顺序装配：焊装小功耗电阻及小电容； 装大功率电阻、安装IC、装高频变压器、装大体积的电容器、装MOS管 32）通信类电源的要求很多，主要归纳为：杂音电压小、少污染、自动保护、电压准确 和稳定、自动监测和集中控制
三、判断题 2）负载调整率就是负载电流从半载到额定负载时，输出电流的变化率； ╳
7）KA(UC)3844B控制芯片，是电压型PWM控制IC；╳
12）在仪器或设备中出现EMI干扰应采用合理布局、机壳正确的接地处理，出现FRI干扰应采用滤波处理； ╳
16）在电源的输入电路中，浪涌抑制部分要放在EMI前，整流和滤波电
容后，这样效果更好； ╳ 17）高频变压器输出电压的大小与变压器的匝数成反比； ╳ 19）过电压保护的目的是防止控制电路出现故障时，输出电流过高烧坏元器件；╳
20）为了减少滤波电容的等效串联电阻，经常会把多个电容串联使用； ╳
22）不管是正激式开关方式还是的材料和体积决定的，因此在任意温度下其饱和磁通密度都是固定不变的；╳
25）我们所说的电源的效率就是电源的输出功率对输入功率的比； ╳
26）为减小滤波电容的等效电阻（ESR），经常用多个电容串联； ╳
28）整流器的导通损耗就是指整流器通过电流时的损耗； ╳
四、问答：
1、简述集成稳压器的分类及各类稳压器优缺点：
答：集成稳压器按出线端子多少和使用情况大致可分为多端可调式、三端固定式、三端可调式及单片机开关式等几种。
①多端可调式是早期集成稳压器产品，其输出功率小，引出端多，使用不太方便，但精度高，价格便宜。②三端固定式集成稳压器是将取样电阻、补偿电容、保护电路、大功率调整管理等都集成在同一芯片上，使整个集成电路块只有输入、输出和公共三个引出端，使用非常方便，因此获得广泛应用。它的缺点是输出电压固定，所以必须生产各种输出电压、电流规格的系列产品。③三端可调式集成稳压器只需外接两只电阻即可获得各种输出电压。单片开关式集成稳压电源，是最近几年发展起来的一种稳压电源，其效率特别高。它的工作原理与上面三种类型稳压器不同，是由直流变交流再变直流的变换器。目前广泛应用在电视机和测量仪器等设备中。
2、采用线性集成稳压器构成实际的稳压电源时，往往出现故障使电源电路不能正常工作，除了焊
接的原因以外，大部分是设计不优先选用单相输入电源。对大功当造成的。请列出制作的稳压电率电源，为降低成本，提高电源源可能出现的故障及其原因。系统的可靠性，可采用中、小功答：故障一：稳压电源自激振荡 率模块 并联供电的方式来实现。产生的原因：1布线不合理、2补2开关工作频率选择 开关工作偿电容容量不够、3输入引线的旁频率应根据输出功率要求与市场路、4外接控制晶体管的振荡 器件供应情况等多种因素综合选故障二：轻负载时稳定度降低
择确定。3功率器件的确定
根PNP产生的原因： 1外接晶体管据输出功率要求与主电路开关工扩流时，发射极基极间电阻过大 作频率，可基本选定功率器件类2最小负载电流小于1mA 3电路型。4控制电路设计 控制电路
开关电源复习题
一、单项选择题
1）滤波电路中，滤波电容放电常数愈大，输出滤波电压愈高，滤结构不合理 故障三：额定负载的核心是根据反馈控制原理，将时稳定度降低 产生的原因：1期望输出电压信号与实际输出电输入输出间电压差过小、2外接晶压信 号进行比较，利用误差信号体管的电流放大倍数不够大、3电对功率开关器件的导通与关断比流限制值过大、4电压检测处与例进行调节，从而实 现实际输出负载间的引线电阻较大、5散热条电压维持在期望电压附近的目件不充分 故障四：集成稳压器标。
或外接晶体管由于温度升高而损
4、简述开关电源的技术指标 坏 产生的原因：1散热条件不答：开关电源的优越性表现在： 1充、2输入产生过电压 故障五：功耗小、2稳压范围宽、3体积控制晶体短路时损坏： 产生的原小重量轻、4安全可靠 常见的因：1控制晶体管的额定参数较开关电源电气技术指标有： 1输小、2散热条件不充分 故障六：入电源的相数、频率、根据输出集成稳压器短路时损坏： 产生的功率不同，可采用单相或三相电原因：1超过集成稳压器的电流或源供电。在输出功率高于5千瓦安全工作区、2散热条件不充分 时通 常采用三相电源供电，以使 故障七：电源关闭时集成稳压三相负载均衡；2额定输入电压、器损坏 产生的原因：集成稳压容许电压波动范围，我国工频电器加反偏置 故障八：电源接通源额定相电压为220V，线电压为时集成稳压器损坏 产生的原380V。在容许的输入电压波动范因：1输入电压过大、2由于负载围内都要保证额定输出功率。充电，集成稳压器电流超过其最
5、简述UUPPSS的选用原则 大值或安全工作区 故障九：电答：UUPPSS的选用原则：1功率源接通或短路后输出电压不升高 的确定、2确定相数、3确定UPS产生的原因：1输出特性相反、2是在线式的还是后备式的、4确定负载闭锁
故障十：输出纹波较UPS的保护时间、5确定UPS的保大 产生的原因：输入电容滤波护时间、6根据供电质量要求选器出故障 用、7品牌的确定
3、简述开关电源设计步骤：
答：1主电路形式选择 主电路形 式主要依据输出功率大小、输出 电压高低等进行选择。若输出 功 率较大时宜采用三相输入电源及 桥式逆变电路；若输出功率较小 但输出电压较 高时宜采用反激 变换器电路等。采用单相输入电 源时功率器件、输入滤波电容等的耐压要求较低，元器件成本相 对也较低，因而输出功率较小时
波效果愈好；
2）肖特基势垒二极管适合小电压大电流整流；
3）总效率 η = Pout / Pin ╳ 100%
4）整流二极管的最大反向电压是指整流管不导电时，在它俩端出现的最大反向电压；
5）倍压整流一般用在，输入电压小而输出电压大、输出电流不大的场合
6）利用电感具有阻止电流变化的特点，在整流电路的负载回路中串联电感起滤波作用；
7）在磁性元件中，一般Ae代表磁心的横截面积；
8）在磁性元件中，一般Ac代表磁心的窗口面积；
9）漏感是指没有耦合到磁心或其他绕组的电感量；
10）交叉调整量是指一个输出端的负载变化时，使其他输出端电压波动大小；
11）在开关电源工作方式中，哪种开关方式及经济又简单实用？反激
12）在正激式开关电源中，一般占空比应为(35~45)%；
13）反激式开关电路的功率ＭＯＳ管的Id 一般为2Pout/Vin(min)；
14）在推挽式变换器电路中，一
般都是由两个正激变换器电路工作在“推挽”方式下，及两个开关交替打开和关闭；
15）在正激方式工作的开关电源，往往要增加一组绕组即励磁绕组，其主要作用是磁芯复位； 环路，每个环路都是相互16）设计正激式变换器时，应选独立的，对布ＰＣＢ板非用适当的磁芯有效体积，并选择常重要功率开关管电流空气隙，以免磁芯饱和； 环路, 输出整流器电流17）在开关电源中，使用功率MOS环路, 输入环路, 输出管而不是用晶体管或双晶体管，负载环路
这是 因为MOS管有很多性能上的30）开关电源功率调整管工作于优势，主要表现在高频状态下； 开关状态，它的变化效率高； 18）每个开关电源中都有一个交 流电压最大的节点，这个节点就
二、多项选择题 是功率开关的漏极； 1）一般开关电源采用哪几种工作19）开关电源的最佳布置的流程方式，列出其中四中正激、反激、的原理可分为 动态式、静态式；
14）
动态式UPS的主要组成部分是：整流器、电池、直流电动机、惯性飞轮、交 流发电机
15）每个开关电源内部都有四个电流环路，每个环路都要相互分开，它们是功率开关管交流电流环路、输出整流器交流电流环路、输入电源电流环路、输出负载电流环路；
16）EMI滤波器的主要作用是滤是：a）放置变压器或电感； b)布置功率开关管电流环路； c)布置输出整流器电流环路； d)把控制电路与交流功率电路连接； e)布置输入环路和输入滤波器； f)布置输出负载环路和输出滤波器； 20）开关电源的功率可由下式计算： Pin=Pout/ η这里的η是估计的开关电源效率； 21）对于无源感性负载，功率因数就是电压和电流波形之间的相位差； 22）磁粉心是一种铁心结构，是一种由几类材料复合而成的复合型铁心； 23）负反馈电路的核心是一个高增益的运算放大器，称作电压误差放大器； 24）在单端正激式变换器电路中，隔离器件是一个纯粹的变压器； 25）变压器电压、电流及匝数的关系式为：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip ；其中Np是：初级变压器的匝数； 26）变压器电压、电流及匝数的关系式为：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip ； 其中Ns是：次级变压器的匝数； 27）交叉调整量是电源一个或多个输出端负载变化时，对其他输出端电压的影响量 28）功率开关部分的主要作用是把直流输入电压变换成脉宽调制 的交流电压； 29）每个开关电源内部都有4个推挽、半桥；
2）电源工作的组织结构有哪几种高效谐振开关电源、线性电源、PWM控制开关电源；
3）典型的输入整流滤波电路由三到五部分组成他们是：EMI滤波器、启动浪涌电流限制器、浪涌电压抑制器、整流级、输入滤波电容
4）制作电源需要考虑哪些因素是：重量和尺寸、功率的大小、输入及输出特性、成本； 5）控制电路的主要组成部分是：驱动电路、调节器电路、并机均流电路、保护电路； 6）功率MOS管驱动电路十分讲究，一般有：用TTL电路驱动、用线性电路驱动、用隔离变压器驱动7）开关电源的内部损耗大致可包括： 开关损耗、附加损耗、电阻损耗、导通损耗；
8）磁性非晶合金可以从化学成分
上分为下列几类：铁基非晶、铁镍基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶 9）一般高频变压器除了具有初、次级间安全隔离的作用，还具有
变压器和额流圈的作用；
10）光电耦合器主要由发光二极管、光敏三级管元件构成； 11）电容器是各种电子设备中不
可缺少的重要元器件，它广泛用于抑制电源噪声、尖峰的吸收、滤波等多种场合；
12）软开关电源工作方式的电路中，一般可分为零电压电路、零电流电路；
13）UPS（不间断电源）按工作除： 开关噪声、输入线引入的谐波；
17）在开关电源中使用的PWM控制的IC，一般具有下列特点：自动补偿、具有充放电振荡电路，可精确的控制占空比、工作电流低、内部具有参考电源
18）整流器损耗可以分为：开通损耗、导通损耗、关断损耗部分； 19）线性电源有并联式、串联式几种类型；
20）
通常与电源相关的附加功能是：与外部电源同步、输入低电压限制、紧急调电信号
21）设计开关电源，选择最合适的拓扑形式主要考虑的因数是 ： 输入输出是否需要变压器隔离、加在变压器一次侧或电感上的电压值是多大、通过开关管的峰值电流、加在开关管上的最高峰值电压
22）开关电源优点主要集中在：安全可靠、体积小重量轻、稳压范围宽、功耗小
23）开关电源的技术发展动向是：高效率、模块化、低噪声、抗干扰能力强
24）设计开关电源主要考虑的步骤是：主电路形式的选择、开关的工作频率、功率器件的确定、控制电路的设计
25）影响高频开关电源的主电路方案的因素是：输入输出电压、电流范围与半导体器件规格的配合；电路的可靠性，工作范围的适应性；减小体积、重量和提高效率；较小损耗可减小散热器的尺寸和重量；减小对电网的污染
26）未来的开关电源发展的新技19）过电压保护的目的是防止控术有：同步整流方式的应用、均制电路出现故障时，输出电流过流技术的应用、功率因数的改善 高烧坏元器件；╳
是由直流变交流再变直流的变换
器。
目前广泛应用在电视机和测量仪27）在开关电源中，所需的整流二极管必须具有正向压降低、快速恢复、足够的输出功率等特点； 28）高频变压器的漏电感和肖特基蒸馏二极管的结电容在管子截至时，会形成一个谐振电路，它会引起瞬时过压振荡； 29）为防止功率管（ＭＯＳ）截至期间烧坏，会增加ＲＣ吸收电路进行抑制，它们的形式是ABC； 30）在隔离式开关电源中，使用光耦作为输入输出隔离，但必须遵循的原则是：所选的光耦器件必须符合国内或国际的有关隔离击穿电压标准、若用放大电路驱动光耦，必须保证它能够补偿耦合器的温度不稳定和漂移、所选的光耦器件必须有较高的耦合系数；
31）PCB板合理的装配十分重要，应采取下列顺序装配：焊装小功耗电阻及小电容； 装大功率电阻、安装IC、装高频变压器、装大体积的电容器、装MOS管 32）通信类电源的要求很多，主要归纳为：杂音电压小、少污染、自动保护、电压准确 和稳定、自动监测和集中控制
三、判断题 2）负载调整率就是负载电流从半载到额定负载时，输出电流的变化率； ╳
7）KA(UC)3844B控制芯片，是电压型PWM控制IC；╳
12）在仪器或设备中出现EMI干扰应采用合理布局、机壳正确的接地处理，出现FRI干扰应采用滤波处理； ╳
16）在电源的输入电路中，浪涌抑制部分要放在EMI前，整流和滤波电
容后，这样效果更好； ╳ 17）高频变压器输出电压的大小与变压器的匝数成反比； ╳ 20）为了减少滤波电容的等效串器等设备中。
联电阻，经常会把多个电容串联
2、采用线性集成稳压器构成实际使用； ╳的稳压电源时，往往出现故障使22）不管是正激式开关方式还是电源电路不能正常工作，除了焊反激式工作方式的电源中，制作接的原因以外，大部分是设计不变压器都要开一定的气隙以防止当造成的。请列出制作的稳压电变压器饱和； ╳ 源可能出现的故障及其原因。24）铁氧体性能参数是由其本身答：故障一：稳压电源自激振荡 的材料和体积决定的，因此在任产生的原因：1布线不合理、2补意温度下其饱和磁通密度都是固偿电容容量不够、3输入引线的旁定不变的；╳
路、4外接控制晶体管的振荡 25）我们所说的电源的效率就是故障二：轻负载时稳定度降低
电源的输出功率对输入功率的PNP产生的原因： 1外接晶体管比； ╳
扩流时，发射极基极间电阻过大 26）为减小滤波电容的等效电阻2最小负载电流小于1mA 3电路（ESR），经常用多个电容串联； 结构不合理 故障三：额定负载╳
时稳定度降低 产生的原因：128）整流器的导通损耗就是指整输入输出间电压差过小、2外接晶流器通过电流时的损耗； ╳ 体管的电流放大倍数不够大、3电 流限制值过大、4电压检测处与
四、问答：
负载间的引线电阻较大、5散热条
1、简述集成稳压器的分类及各类件不充分 故障四：集成稳压器稳压器优缺点：
或外接晶体管由于温度升高而损答：集成稳压器按出线端子多少坏 产生的原因：1散热条件不和使用情况大致可分为多端可调充、2输入产生过电压 故障五：式、三端固定式、三端可调式及控制晶体短路时损坏： 产生的原单片机开关式等几种。
因：1控制晶体管的额定参数较①多端可调式是早期集成稳压器小、2散热条件不充分 故障六：产品，其输出功率小，引出端多，集成稳压器短路时损坏： 产生的使用不太方便，但精度高，价格原因：1超过集成稳压器的电流或便宜。
安全工作区、2散热条件不充分 ②三端固定式集成稳压器是将取
故障七：电源关闭时集成稳压样电阻、补偿电容、保护电路、器损坏 产生的原因：集成稳压大功率调整管理等都集成在同一器加反偏置 故障八：电源接通芯片上，使整个集成电路块只有时集成稳压器损坏 产生的原输入、输出和公共三个引出端，因：1输入电压过大、2由于负载使用非常方便，因此获得广泛应充电，集成稳压器电流超过其最用。它的缺点是输出电压固定，大值或安全工作区 故障九：电所以必须生产各种输出电压、电源接通或短路后输出电压不升高 流规格的系列产品。产生的原因：1输出特性相反、2③三端可调式集成稳压器只需外负载闭锁
故障十：输出纹波较接两只电阻即可获得各种输出电大 产生的原因：输入电容滤波压。器出故障
单片开关式集成稳压电源，是最
3、简述开关电源设计步骤：近几年发展起来的一种稳压电答：1主电路形式选择 主电路形源，其效率特别高。它的工作原式主要依据输出功率大小、输出理与上面三种类型稳压器不同，电压高低等进行选择。若输出 功率较大时宜采用三相输入电源及 桥式逆变电路；若输出功率较小 但输出电压较 高时宜采用反激 变换器电路等。采用单相输入电 源时功率器件、输入滤波电容等的耐压要求较低，元器件成本相 对也较低，因而输出功率较小时 优先选用单相输入电源。对大功 率电源，为降低成本，提高电源 系统的可靠性，可采用中、小功 率模块 并联供电的方式来实现。
般都是由两个正激变换
器电路工作在“推挽”方式下，及两个开关交替打开和关闭；
15）在正激方式工作的开关电源，往往要增加一组绕组即励磁绕组，其主要作用是磁芯复位；
16）设计正激式变换器时，应选用适当的磁芯有效体积，并选择空气隙，以免磁芯饱和；
2开关工作频率选择 开关工作频率应根据输出功率要求与市场器件供应情况等多种因素综合选择确定。3功率器件的确定
根据输出功率要求与主电路开关工作频率，可基本选定功率器件类型。4控制电路设计 控制电路的核心是根据反馈控制原理，将期望输出电压信号与实际输出电压信 号进行比较，利用误差信号对功率开关器件的导通与关断比例进行调节，从而实 现实际输出电压维持在期望电压附近的目标。
4、简述开关电源的技术指标 答：开关电源的优越性表现在： 1功耗小、2稳压范围宽、3体积小重量轻、4安全可靠 常见的开关电源电气技术指标有： 1输入电源的相数、频率、根据输出功率不同，可采用单相或三相电源供电。在输出功率高于5千瓦时通 常采用三相电源供电，以使三相负载均衡；2额定输入电压、容许电压波动范围，我国工频电源额定相电压为220V，线电压为380V。在容许的输入电压波动范围内都要保证额定输出功率。
5、简述UUPPSS的选用原则 答：UUPPSS的选用原则：1功率的确定、2确定相数、3确定UPS是在线式的还是后备式的、4确定UPS的保护时间、5确定UPS的保护时间、6根据供电质量要求选用、7品牌的确定
开关电源复习题
一、单项选择题
1）滤波电路中，滤波电容放电常数愈大，输出滤波电压愈高，滤波效果愈好；
2）肖特基势垒二极管适合小电压大电流整流；
3）总效率 η = Pout / Pin ╳100%
4）整流二极管的最大反向电压是指整流管不导电时，在它俩端出现的最大反向电压； 5）倍压整流一般用在，输入电压小而输出电压大、输出电流不大的场合
6）利用电感具有阻止电流变化的特点，在整流电路的负载回路中串联电感起滤波作用；
7）在磁性元件中，一般Ae代表磁心的横截面积；
8）在磁性元件中，一般Ac代表磁心的窗口面积；
9）漏感是指没有耦合到磁心或其他绕组的电感量；
10）交叉调整量是指一个输出端的负载变化时，使其他输出端电压波动大小；
11）在开关电源工作方式中，哪种开关方式及经济又简单实用？反激
12）在正激式开关电源中，一般占空比应为(35~45)%； 13）反激式开关电路的功率ＭＯＳ管的Id 一般为2Pout/Vin(min)； 14）在推挽式变换器电路中，一17）在开关电源中，使用功率MOS管而不是用晶体管或双晶体管，这是 因为MOS管有很多性能上的优势，主要表现在高频状态下； 18）每个开关电源中都有一个交流电压最大的节点，这个节点就是功率开关的漏极；
19）开关电源的最佳布置的流程是：a）放置变压器或电感； b)布置功率开关管电流环路； c)布置输出整流器电流环路； d)把控制电路与交流功率电路连接； e)布置输入环路和输入滤波器； f)布置输出负载环路和输出滤波器；
20）开关电源的功率可由下式计算： Pin=Pout/ η这里的η是估计的开关电源效率；
21）对于无源感性负载，功率因数就是电压和电流波形之间的相位差；
22）磁粉心是一种铁心结构，是一种由几类材料复合而成的复合型铁心；
23）负反馈电路的核心是一个高增益的运算放大器，称作电压误差放大器；
24）在单端正激式变换器电路中，隔离器件是一个纯粹的变压器； 25）变压器电压、电流及匝数的关系式为：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip ；其中Np是：初级变压器的匝数；
26）变压器电压、电流及匝数的关系式为：Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip ； 其中Ns是：次级变压器的匝数；
27）交叉调整量是电源一个或多个输出端负载变化时，对其他输出端电压的影响量
28）功率开关部分的主要作用是把直流输入电压变换成脉宽调制 的交流电压；
29）每个开关电源内部都有4个环路，每个环路都是相互独立的，对布ＰＣＢ板非可缺少的重要元器件，它广泛用25）影响高频开关电源的主电于抑制电源噪声、尖峰的吸收、路方案的因素是：输入输出电压、滤波等多种场合； 电流范围与半导体器件规格的配12）软开关电源工作方式的电路合；电路的可靠性，工作范围的中，一般可分为零电压电路、零适应性；减小体积、重量和提高电流电路； 效率；较小损耗可减小散热器的13）UPS（不间断电源）按工作尺寸和重量；减小对电网的污染的原理可分为 动态式、静态式；
26）未来的开关电源发展的新技14）
动态式UPS的主要组成部术有：同步整流方式的应用、均常重要功率开关管电流环路, 输出整流器电流环路, 输入环路, 输出负载环路
30）开关电源功率调整管工作于开关状态，它的变化效率高；
二、多项选择题
1）一般开关电源采用哪几种工作方式，列出其中四中正激、反激、推挽、半桥；
2）电源工作的组织结构有哪几种高效谐振开关电源、线性电源、PWM控制开关电源；
3）典型的输入整流滤波电路由三到五部分组成他们是：EMI滤波器、启动浪涌电流限制器、浪涌电压抑制器、整流级、输入滤波电容
4）制作电源需要考虑哪些因素是：重量和尺寸、功率的大小、输入及输出特性、成本；
5）控制电路的主要组成部分是：驱动电路、调节器电路、并机均流电路、保护电路； 6）功率MOS管驱动电路十分讲究，一般有：用TTL电路驱动、用线性电路驱动、用隔离变压器驱动 7）开关电源的内部损耗大致可包括： 开关损耗、附加损耗、电阻损耗、导通损耗；
8）磁性非晶合金可以从化学成分上分为下列几类：铁基非晶、铁镍基非晶、钴基非晶、铁基纳米晶
9）一般高频变压器除了具有初、次级间安全隔离的作用，还具有变压器和额流圈的作用；
10）光电耦合器主要由发光二极管、光敏三级管元件构成； 11）电容器是各种电子设备中不分是：整流器、电池、直流电动机、惯性飞轮、交 流发电机
15）每个开关电源内部都有四个电流环路，每个环路都要相互分开，它们是功率开关管交流电流环路、输出整流器交流电流环路、输入电源电流环路、输出负载电流环路；
16）EMI滤波器的主要作用是滤除： 开关噪声、输入线引入的谐波； 17）在开关电源中使用的PWM控制的IC，一般具有下列特点：自动补偿、具有充放电振荡电路，可精确的控制占空比、工作电流低、内部具有参考电源 18）整流器损耗可以分为：开通损耗、导通损耗、关断损耗部分；19）线性电源有并联式、串联式几种类型； 20）
通常与电源相关的附加功能是：与外部电源同步、输入低电压限制、紧急调电信号
21）设计开关电源，选择最合适的拓扑形式主要考虑的因数是 ： 输入输出是否需要变压器隔离、加在变压器一次侧或电感上的电压值是多大、通过开关管的峰值电流、加在开关管上的最高峰值电压 22）开关电源优点主要集中在：安全可靠、体积小重量轻、稳压范围宽、功耗小 23）开关电源的技术发展动向是：高效率、模块化、低噪声、抗干扰能力强
24）设计开关电源主要考虑的步骤是：主电路形式的选择、开关的工作频率、功率器件的确定、控制电路的设计 流技术的应用、功率因数的改善 27）在开关电源中，所需的整流二极管必须具有正向压降低、快速恢复、足够的输出功率等特点；
28）高频变压器的漏电感和肖特基蒸馏二极管的结电容在管子截至时，会形成一个谐振电路，它会引起瞬时过压振荡； 29）为防止功率管（ＭＯＳ）截至期间烧坏，会增加ＲＣ吸收电路进行抑制，它们的形式是ABC；
30）在隔离式开关电源中，使用光耦作为输入输出隔离，但必须遵循的原则是：所选的光耦器件必须符合国内或国际的有关隔离击穿电压标准、若用放大电路驱动光耦，必须保证它能够补偿耦合器的温度不稳定和漂移、所选的光耦器件必须有较高的耦合系数；
31）PCB板合理的装配十分重要，应采取下列顺序装配：焊装小功耗电阻及小电容； 装大功率电阻、安装IC、装高频变压器、装大体积的电容器、装MOS管 32）通信类电源的要求很多，主要归纳为：杂音电压小、少污染、自动保护、电压准确 和稳定、自动监测和集中控制
三、判断题 2）负载调整率就是负载电流从半载到额定负载时，输出电流的变化率； ╳
7）KA(UC)3844B控制芯片，是电压型PWM控制IC；╳
12）在仪器或设备中出现EMI干扰应采用合理布局、机壳正确的接地处理，出现FRI干扰应采用
滤波处理； ╳
③三端可调式集成稳压器只需外负载闭锁
故障十：输出纹波较16）在电源的输入电路中，浪涌接两只电阻即可获得各种输出电大 产生的原因：输入电容滤波抑制部分要放在EMI前，整流和压。器出故障 滤波电 单片开关式集成稳压电源，是最
3、简述开关电源设计步骤：
容后，这样效果更好； ╳近几年发展起来的一种稳压电答：1主电路形式选择 主电路形17）高频变压器输出电压的大小与变压器的匝数成反比； ╳ 19）过电压保护的目的是防止控制电路出现故障时，输出电流过高烧坏元器件；╳
20）为了减少滤波电容的等效串联电阻，经常会把多个电容串联使用； ╳
22）不管是正激式开关方式还是反激式工作方式的电源中，制作变压器都要开一定的气隙以防止变压器饱和； ╳ 24）铁氧体性能参数是由其本身的材料和体积决定的，因此在任意温度下其饱和磁通密度都是固定不变的；╳
25）我们所说的电源的效率就是电源的输出功率对输入功率的比； ╳ 26）为减小滤波电容的等效电阻（ESR），经常用多个电容串联； ╳
28）整流器的导通损耗就是指整流器通过电流时的损耗； ╳
四、问答：
1、简述集成稳压器的分类及各类稳压器优缺点： 答：集成稳压器按出线端子多少和使用情况大致可分为多端可调式、三端固定式、三端可调式及单片机开关式等几种。①多端可调式是早期集成稳压器产品，其输出功率小，引出端多，使用不太方便，但精度高，价格便宜。②三端固定式集成稳压器是将取样电阻、补偿电容、保护电路、大功率调整管理等都集成在同一芯片上，使整个集成电路块只有输入、输出和公共三个引出端，使用非常方便，因此获得广泛应用。它的缺点是输出电压固定，所以必须生产各种输出电压、电流规格的系列产品。源，其效率特别高。它的工作原式主要依据输出功率大小、输出理与上面三种类型稳压器不同，电压高低等进行选择。若输出 功是由直流变交流再变直流的变换率较大时宜采用三相输入电源及器。桥式逆变电路；若输出功率较小目前广泛应用在电视机和测量仪但输出电压较 高时宜采用反激器等设备中。变换器电路等。采用单相输入电
2、采用线性集成稳压器构成实际源时功率器件、输入滤波电容等 的稳压电源时，往往出现故障使的耐压要求较低，元器件成本相电源电路不能正常工作，除了焊对也较低，因而输出功率较小时接的原因以外，大部分是设计不优先选用单相输入电源。对大功当造成的。请列出制作的稳压电率电源，为降低成本，提高电源源可能出现的故障及其原因。系统的可靠性，可采用中、小功答：故障一：稳压电源自激振荡 率模块 并联供电的方式来实现。产生的原因：1布线不合理、2补2开关工作频率选择 开关工作偿电容容量不够、3输入引线的旁频率应根据输出功率要求与市场路、4外接控制晶体管的振荡 器件供应情况等多种因素综合选故障二：轻负载时稳定度降低
择确定。3功率器件的确定
根PNP产生的原因： 1外接晶体管据输出功率要求与主电路开关工扩流时，发射极基极间电阻过大 作频率，可基本选定功率器件类2最小负载电流小于1mA 3电路型。4控制电路设计 控制电路结构不合理 故障三：额定负载的核心是根据反馈控制原理，将时稳定度降低 产生的原因：1期望输出电压信号与实际输出电输入输出间电压差过小、2外接晶压信 号进行比较，利用误差信号体管的电流放大倍数不够大、3电对功率开关器件的导通与关断比流限制值过大、4电压检测处与例进行调节，从而实 现实际输出
负载间的引线电阻较大、5散热条电压维持在期望电压附近的目
件不充分 故障四：集成稳压器标。或外接晶体管由于温度升高而损
4、简述开关电源的技术指标 坏 产生的原因：1散热条件不答：开关电源的优越性表现在： 1充、2输入产生过电压 故障五：功耗小、2稳压范围宽、3体积控制晶体短路时损坏： 产生的原小重量轻、4安全可靠 常见的因：1控制晶体管的额定参数较开关电源电气技术指标有： 1输小、2散热条件不充分 故障六：入电源的相数、频率、根据输出集成稳压器短路时损坏： 产生的功率不同，可采用单相或三相电原因：1超过集成稳压器的电流或源供电。在输出功率高于5千瓦安全工作区、2散热条件不充分 时通 常采用三相电源供电，以使 故障七：电源关闭时集成稳压三相负载均衡；2额定输入电压、器损坏 产生的原因：集成稳压容许电压波动范围，我国工频电器加反偏置 故障八：电源接通源额定相电压为220V，线电压为时集成稳压器损坏 产生的原380V。在容许的输入电压波动范因：1输入电压过大、2由于负载围内都要保证额定输出功率。充电，集成稳压器电流超过其最
一、填空
9、从t=0-到t=0+瞬间，电容元件上的 电压 不会发生突变。
10、从t=0-到t=0+瞬间，电感元件中的 电流 不会发生突变。
11、一阶RC电路，当R值一定时，C取值越大，换路时暂态过程就进行得越 长。
12、一阶RL电路，当R值一定时，L取值越小，换路时暂态过程就进行得越 长。
13、在含有储能元件的电路达到稳态后，电容可视作 电压源。
14、在含有储能元件的电路达到稳态后，电感可视作 电流源。
15、动态电路的完全响应是零输入响应与 零状态 响应的线性叠加。
16、正弦交流电在0.04秒变化了20周，则它的周期是 0.002(S)
17、正弦交流电在0.1秒变化了20周，则它的频率是 200(HZ)
18、某正弦交流电流，频率为50Hz，最大值为20A，初相位为
－40°，此正弦交流电的瞬时值表达式为。
00u30sin(t90)V,i2sitn1(2)A0,则u 与
19、已知：的相位关系为 电流超前电压210度。
20、两个正弦电流i1与i2，它们的最大值都是5 A，当它们的相位差为90o时，i1+i2的最大值为 5√2。
21、在纯电感正弦交流电路中，若电源频率提高一倍，而其他条件不变，则电路中的电流将 变为1/2。
22、在纯电容正弦交流电路中，增大电源频率时，其他条件不变，电路中电流将_变为两倍__ _。
23、在对正弦电路的分析中，某元件上已知U50110V,I380A,该元件呈感性还是容性？ 感性。
24、R、L、C串联电路发生串联谐振时，电流的相位与输入电压的相位 相等。
25、正弦交流电路中，有功功率P=UIcosΦ公式中的Φ是指 电压与电流之间相位差 之间的夹角。
26、感性电路中提高功率因数的方法是 增加负载电路RL。
二、选择
15、常见的动态元件有(B)。A．电阻和电容 B．电容和电感 C．电阻和电感 D．二极管和三极管
16、关于换路，下列说法正确的是(B)。A．电容元件上的电流不能跃变 B．电感元件上的电流不能跃变
i C．电容元件上的电压能跃变 D．电感元件上的电流能跃变
17、通常认为，一阶线性电路的暂态过程，经过(C？)时间可视为结束，电路进入稳态。
A．(1-2) B．(2-3) C．(3—5) D．10
18、某正弦电压的有效值为380V，频率为50Hz，在t=0时的值u=380V，则该正弦电压的表达式为(C)。《 2m--1》
A．u=380sin(314t十900)V B．u =380sin 314t V C．u=3802sin(314t+450)V D．u=3802sin(314t—450)V
19、人们常说的交流电压220 V、380 V，是指交流电压的(B)。A．最大值 B．有效值 C．瞬时值 D．平均值 20、图示的相量图中，交流电压u1与u2的相位关系是(A)。A．u1比u2超前750 B．u1比u2滞后750 C．u1比u2超前300 D．无法确定
图20
21、在交流电路中，容抗与电路频率（B）。
A 成正比 B 成反比 C 无关 D 不确定
22、纯电感电路中，已知电流的初相角为-60’，则电压的初相角为(A)。A．300 B．600 C．900 D．1200
uc100sin(t)V3，则通过它的电
23、加在容抗为100Ω的纯电容两端的电压
流应icsin(t是(B
icsin(t))A。
3A．)A6 B．)A)A C．ic2sin(t3 D．
ic2sin(t6
24、复阻抗的辐角就是(A)。A 电压与电流的相位差 B．复阻抗的初相位角 C．电压的初相位角 D．电流的初相位角
25、某电路的复阻抗Z=50∠45OΩ，则该电路性质为(A)。
A．感性 B．容性 C．阻性 D．不能确定
26、在某一频率下，测得R、C串联正弦交流电路的复阻抗应是(D)。
A．Z=6Ω B． Z=(6+j4)Ω C．Z=j4Ω D． Z=(6-j4)Ω
27、某电感线圈，接入直流电，测出R=12Ω；接入工频交流电，测出阻抗为20Ω，则线圈的感抗为(B)。
A．20Ω B.16Ω C．8Ω D．32Ω
28、图示电路，ui和u。的相位关系是(C)。
A ui超前uo B ui和uo同相 C．ui滞后uo D ui和 uo反相
图28
29、在R、L、C串联电路发生谐振时，下列说法正确的是(D)。A．Q值越大，通频带越宽 B．端电压是电容两端电压的Q倍
C．电路的电抗为零，则感抗和容抗也为零
D．总阻抗最小，总电流最大
30、处于谐振状态的R、L、C串联电路，当电源频率升高
时，电路呈(A)。
A．电感性 B．电容性 C．电阻性 D．无法确定
31、电路发生谐振时，其端口电压与电流的相位关系为（C）.A．电压超前于电流 B．电流超前于电压 C．电压电流同相位 D．无法确定
三、判断
11、电容元件通过的电流与其两端电压的大小成正比。
（F）
12、RC串联电路在换路瞬间，电阻和电容上的电压都保持不变。
（F）
13、一阶RC放电电路，换路后的瞬态过程与R有关，R越大，瞬态过程越长。（T）
14、时间常数越大，则瞬态过程越长。（T）
15、如果两个同频率的正弦电流在同一瞬间都是5 A．则两者
一定同相且幅值相等（F）
16、若某正弦量在t=0时的瞬时值为正，则该正弦量的初相为
正；反之则为负。（T）
17、两个同频率正弦量的相位差，在任何瞬间都不变。（T）
18、通常照明用交流电电压的有效值是220 V，其最大值即为380 V。
（T）
19、正弦交流电路中，电容元件上电压最大时，电流也最大。
(F)20、在同一交流电压作用下，电感L越大，电感中的电流就越小。
(T)
21、端电压超前电流的交流电路一定是感性电路。(T)
022、某电路的复阻抗Z1030，则该电路为电容性电路。
(F)
23、某同学做荧光灯电路实验时，测得灯管两端电压为110V，镇流器两端电压为190V，两电压之和大于电源电压220 V，说明该同学测量数据错误。
（F）
24、在R、L、C串联电路中，感抗和容抗数值越大，电路中 的电流也就越小。(F)
25、在R、L、C串联电路中，UR、UL、Uc的数值都有可能大于端电压。
(F)
26、电路发生谐振时，端口电压和电流同相位。（T)
27、R、L、C并联电路发生谐振时，电路阻抗最大。（T)
四、计算
11、如图所示电路中，t=0时开关断开，求 8Ω电阻初始电流I（0+）。
1.92
图11
12、求图示电路的时间常数。
图12
13、已知一正弦电流 试写出i10sin(314t6)A其振幅
值、有效值、角频率、初相位、频率和周期。10 10√2 10/√2 314-
14、一个工频交流电的最大值为537V,初始值为-268.5V,试求它的解析式。
五、综合
5、已知uc(0-)= 2V，求电容C两端电压：uc（t），（t≥0）。
66)AU537sin(314t
图5
6、如图所示：t=0时开关闭合，试求换路后电流iL（t）和电压uL（t）
图6
7、如图所示电路：已知 R=5000Ω,正弦电源频率f=50HZ。若要求uo滞后ui300，则电容C应为多少？
图7
8、如图所示：若is=52sin(105t)A, Z1=(4+j3)Ω,问ZL在什么条件下，获得最大功率，其值为多少？
图8
六、简答
5、换路定律的内容是什么？
6、写出动态电路完全响应的两种分解与叠加方式
一、填充题：在下列各题中，请将题目所要求的解答填入各横线上方。(本大题共10小题，每题2分，总计20分)
1、若已知某阻抗消耗的有功功率P为30W，无功功率Q为40var，则其视在功率S为____VA。
[点击查看答案] 答：50
2、非正弦周期电流的有效值为______________________________。
[点击查看答案]
答：各次谐波有效值平方和的平方根
3、如题图1.1所示一端口网络N发出的功率为____W。
题图 1.1
[点击查看答案] 答：-48
4、如题图1.2所示，电路处于正弦稳态中，该线性一端口网络N的功率因数
____。
则
题图 1.2
[点击查看答案] 答：0.5
5、如题图1.3所示有源二端网络的戴维南等效电路中电压源电压和串联电阻值分别为____V；____Ω。
题图1.3
[点击查看答案] 答：2，8
6、写出下列向量所对应的正弦量或正弦量所对应的向量（设角频率为则____；
[点击查看答案] 答：
则____；），7、电路如题图1.4所示，已知电压源吸收功率24 W，则电阻功率为____。
为____, 所吸收的题图1.4
[点击查看答案] 答：12，12
8、对称星形联结的电路中，在幅值上线电压等于相电压的____；在相位上线电压超前于先行相电压____。
[点击查看答案] 答：
，30度
9、我国电力系统所用的标准频率为 Hz，称为工频，相应的角频率 =____rad/s。
[点击查看答案] 答：50，314或100
10、串联等效电感等于各电感____；串联等效电容等于各电容____。
[点击查看答案]
答：叠加，倒数叠加再取倒数
二、单项选择题：在下列各题中，有四个备选答案，请将其中唯一正确的答案填入括号中。(本大题共10小题，每题2分，总计20分)
1．在题图2.1所示电路中，若已知I=0.2A,则US=（）
A.9V B.8V C.-8V D.-9V
题图2.1
[点击查看答案] 答：B
2．如题图2.2所示电路中，若已知I=2/3A，则R=（）。
A.4 B.5 C.6
D.7
题图2.2 [点击查看答案] 答：D
3．正弦串联电路,端电压与电流为关联参考方向,则其相位关系为（）。
A.电流滞后电压角 B.电流滞后电压某一小于 的角度
C.电流超前电压角 D.电流超前电压某一小于 的角度
[点击查看答案] 答：B
4．已知图2.3所示电路中负载1和2的平均功率、功率因数分别为(感性)和、(容性)。负载1和2的无功功率分别为()。、A.B.C.D.图题2.3
[点击查看答案] 答：D
5．图2.4所示电路的网络函数属于（）。
A．转移电压比 B．输入导纳 C．转移阻抗 D．输入阻抗
图题2.4
[点击查看答案] 答：A
6．对称三相电路线电压相同时，三角形联接的负载每相电压是星形联接的()。
A.1/3倍 B.3倍 C.[点击查看答案] 答：C
倍 D.1/倍
7．对电阻电路列写的标准形式节点法中，关于自导与互导的叙述正确的是（）。
A.同为恒正 B.同为恒负 C.自导恒正、互导恒负 D.自导恒负、互导恒正
[点击查看答案] 答：C
8．感性负载两端电压为220V，流过电流为20A，消耗平均功率为2200W，则其功率因数角为（）。
A.-60度 B.30度 C.-30度 D.60度
[点击查看答案] 答：B
9．在正弦稳态电路中下列那个量一般是不守恒的（）。
A.复功率 B.有功功率 C.无功功率 D.视在功率
[点击查看答案] 答：D
10．已知
A.2A B.3A C.6A D.9A
[点击查看答案] 答：B ,其有效值为（）。
三、综合计算题。(本大题共6小题，每题10分，总计60分)
1．求图示电路中电流和电压。
[点击查看答案] 答：，2．求图示电路中为何值时，它可以获得最大功率，最大功率为多少？
[点击查看答案] 答：当，时，获得最大功率，3．某对称星形负载与对称三相电源相联接，已知线电流A=5D10°A,线电压=380D85°V，试求此负载每相阻抗。
[点击查看答案] 答：
4．图示电路中，已知路。，试求网络N的最简单等效电
[点击查看答案] 答：网络N为
电阻和电感串联
5．图示正弦交流电路，求电路发生谐振时电源的角频率。
[点击查看答案] 答：
6．图示电路原处于稳态，时开关断开，用三要素法求时的电感电流
1 主电路 (见图1)
220V交流电通过熔断器RD1及电源开关K1加到变压器T的初级绕组, 经降压后输出两组电源。一组电源输出4V、12V、20V及16V电压, 通过J1、J2和J3继电器触点的组合, 给串联稳压电源输入8V、12V、16V、20V、24V、28V、32V、36V不等电压, 经D1～D4整流C1滤波, V1、V2复合管调整后, 输出0～32V连续可调的直流稳压电。另一组双20V交流电经D5～D8整流后, +24V电源给继电器供电, 继电器的吸合通过三极管T2、T4、T5控制;+24V再经集成稳压器7815稳压, 输出+15V的电压给集成块和基准电压供电;-24V经R5和Z1稳压后输出-15V电压给集成块供负电压。
2 电压、电流调整电路图 (见图2)
+15V电压经R10、Z2稳压电路输出+6.2V稳压电源。
(1) 电压调整:
+6.2V的电压经R6、VR1、电压粗调和电压细调电阻到输出负极;分压电压通过R1加到集成块LM358的3脚, 1脚输出去调整V2、V1开启电压, 通过输出负极的变化来改变输出电压。
(2) 电流调整:
+6.2V的电压经R11、VR2、电流粗调和电流细调电阻到输出正极, 分压电压通过R9加到集成块的5脚, 7脚输出, 通过电流调节使A点电压钳位某位置, 只能小不能大, D12是钳位二极管。
3 继电器控制电路
继电器控制电路采用三个电压比较器电路, 来控制三极管的导通, 电路接成正反馈加速比较器的反转;同相端接0V (输出正极) , 反相端接控制信号。电路设计比较特殊, 只有通过对控制信号的计算来分析电路工作程序。现计算如下:
输出电压Vd是指输出正极对输出负极的电压。
1) 6脚的计算方法及值:
V6=15K÷ (15K+15K) × (15+Vd) -Vd=0.5× (15+Vd) -Vd= (15-Vd) ÷2
(1) 当Vd=0V时:
V6= (15-0) ÷2=7.5V
(2) 令V6=0时:
(15-Vd) ÷2=0 这时Vd=15V
(3) 当Vd=30V时:
V6= (15-30) ÷2= -7.5V
通过计算得到V6在Vd各段的电压值 (见表2) 。
通过上表得到三极管工作情况:
(1) 在0—15V段: T1 ON;T5 OFF
(2) 在15V—30V段:T1 OFF;T5 ON
2) 13脚在各段的计算方法及值:
(1) 当T1导通时 (即0V—15V段)
V13=10÷ (10+20) × (15+Vd) ﹣Vd
=5﹣2÷3Vd
•当Vd=0时:
V13=5V
•令V13=0V时:
5-2÷3Vd=0 15-2Vd=0 Vd=7.5V
•当Vd=15时:
V13=5-2÷3×15=-5V
(2) 当T1不导通时 (即15V—30V段) :Z3两端电压为15V。
V13=10÷ (10+20) × (15+Vd﹣15) ﹢15﹣Vd=15﹣2÷3Vd
(1) 当Vd=15V时:
V13=15﹣2÷3×15=5V
(2) 令V13=0V时:
15-2÷3Vd=0 45-2Vd=0 Vd=22.5V
(3) 当Vd=30V时:
V13=15-20=-5V
通过计算得到V13在Vd各段的电压值 (见表3) 。
通过上表得到三极管工作情况:
(1) 在0—7.5V段: T3 OFF; T4 OFF
(2) 在7.5—15V段: T3 ON; T4 ON
(3) 在15—22.5V段:T3 OFF; T4 OFF
(4) 在22.5—30V段:T3 ON; T4 ON
3) 9脚在各段的计算方法及值:
(1) T1导通、T3不导通 (即0—7.5V段) :
V9=6.25÷ (25+6.25) × (15+Vd) ﹣Vd
=3﹣0.8Vd
•当Vd=0V时:
V9=3V
•令V9=0V时
3-0.8Vd=0 Vd=3.75
•当Vd=7.5V时
V9=3-0.8×7.5=-3V
(2) T1导通、T3导通 (即7.5—15V段)
V9=6.25÷ (6.25﹢10) × (15﹢Vd) ﹣Vd=5.769﹣0.6154Vd
•当Vd=7.5V时
V9=5.769﹣0.6154×7.5=1.15V
•令V9=0V时
Vd=5.769÷0.6154=9.4V
•当Vd=15V时:
V9=-3.4V
(3) T1不导通、T3不导通 (即15—22.5V段) Z3=15V
V9=6.25÷31.25× (15+Vd-15) +15﹣Vd=15-0.8Vd
•当Vd=15V时:
V9=15-0.8×15=3V
•令V9=0V时
Vd=15÷0.8=18.75V
•当Vd=22.5V时:
V9=15﹣0.8×22.5=﹣3V
(4) T1不导通、T3导通 (即22.5—30V段) Z3=15V
V9=6.25÷16.25× (15﹢Vd﹣15) ﹢15﹣Vd=15﹣0.615Vd
•当Vd=22.5V时:
V9=15﹣0.615×15=1.16V
令V9=0V时:
Vd=15÷0.615=24.4V
当Vd=30V时:
V9=15﹣0.615×30=﹣3.45V
通过计算得到V9在Vd各段的电压值 (见表4) 。
通过表4得到三极管工作情况:
(1) 在0—3.75V段:T3 OFF
(2) 在3.75—7.5V段:T3 ON
(3) 在7.5—9.4V段:T3 OFF
(4) 在9.4—15V段:T3 ON
(5) 在15—18.75V段:T3 OFF
(6) 在18.75—22.5V段:T3 ON
(7) 在22.5—24.4V段:T3 OFF
(8) 在24.4—30V段:T3 ON
摘要：变频空调控制系统用控制器在实际应用一段时间后出现主板失效问题，经过大量数据统计分析及实际主板失效分析确定是开关电源电路中的开关芯片炸失效导致，该问题一直是困扰着空调生产企业难题，问题长期存在没有得到有效解决方案，严重影响产品质量。本文从器件可靠性、应用开关电源电路系统设计、实际应用环境等方面进行全面验证分析，最终将开关芯片炸失效原因找到，并采取有效方案解决。
关键词：变频空调 开关电源 开关芯片 应用环境
DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2016.2.010
引言
变频空调是时代发展趋势，已经逐步普及走进千家万户，空调除了具有基本的制冷、制热作用外，其功能日益多样化。要求也提高：节能、环保、舒适、低分贝、用户触控体验效果。实现这些功能离不开高可靠性的控制器系统，其中开关电源供电系统在控制器中承担关键作用，为各电路正常工作提供电源，使各单元电路按照整体系统设计控制目标完成相应的控制、检测、保护等，完成空调各种功能如制冷、制热、扫风、显示等的目的，以实现空调舒适、完美体验。
作为空调中控制器中的重要电路，开关电源部分一旦发生故障，将导致空调整体功能失效，而且维修需要全机导通检测，维修麻烦、难度高，维修成本高，严重时可能导致控制器爆板，空调整机烧毁，造成严重的安全事故。因此研究开关电源电路、开关芯片炸失效模式、失效机理非常重要，采取有效方案解决全面提升开关电源电路整体工作的可靠性，从而降低其售后故障率，减少控制器维修成本，提高消费者对品牌的满意度具有十分重要的意义。
经对开关芯片失效模式、失效数据进行统计分析发现我司三款开关芯片售后均有失效。开关电源电路芯片炸等失效一直也是空调甚至整个行业长期存在难题，均未有有效的解决方案，经过大量对器件核心参数、整机开关电源电路实验验证分析测试开关波形发现为变压器在高温高湿条件下，离散的发生了磁饱和导致开关芯片炸，最终采取有效方案解决问题.该方案对空调等行业在开关电源电路设计提供设计开发思路借鉴与参考.
1事件背景
变频空调控制系统用控制器在实际应用一段时间后出现主板失效问题，经过大量数据统计分析及实际主板失效分析确定是开关电源电路中的开关芯片炸失效导致，经过多年的跟踪空调实际应用维修数据，因开关芯片炸失效导致售后投诉单数达268单，占整个控制器售后故障率15.9%，控制器售后大比例失效严重影响空调整体产品质量及用户实际体验效果。问题急需进行分析研究解决。
2芯片失效原因及失效机理分析
2.1开关芯片失效检测分析
将安森美、三肯开关芯片炸主板多次寄给对应厂家分析，及各厂家现场来司协助分析，一致认为开关芯片炸主要还是漏极过电冲击损伤导致击穿失效，是芯片本身质量问题还是电路设计问题，经过分析不排除芯片本身质量、开关电源磁饱和、高频变压器器件异常、主板使用工作环境等因素导致。
开关芯片失效开封图片如下图1。
2.2各厂家开关芯片极限参数测试
售后开关电源电路中开关芯片炸失效，经过对器件失效分析为过电击穿失效，售后应用出现大概率失效不可能全部是用户电源出现异常，是否是芯片抗极限耐压及浪涌冲击能力较差。三个厂家开关芯片在售后均出现失效（使用开关芯片信息如表1），其中安森美开关芯片失效最多，是否是各厂家芯片极限耐压整体偏低，存在差异性。带着这些疑问对各厂家使用开关芯片进行极限参数杜比分析，通过对售后失效器件对应开关芯片进行核心参数分析及相关数据测试结果表明，ON、三肯、科汇厂家开关芯片极限耐压均可以达到700V，其中三肯开关芯片极限耐压最高达820V，平均在760V。科汇开关芯片相对较差（极限耐压对比测试数据如下表2）。
通过器件单体核心参数检测对比，器件方面差异没有较大明显区别。售后突出失效与开关芯片可能没有直接关系。
2.3磁饱和分析
开关芯片炸失效经过对器件相关参数，可靠性对比分析，可能不是开关芯片本身问题，开关电源设计考虑是整个系统设计，非单个器件。出现开关芯片炸失效是否是电路设计存在问题，是否是出现磁饱和。
我们知道开关电源磁饱和与电路中相关器件配合等有直接关系，开关芯片、高频变压器、输入电源、应用环境等都是影响开关电源可靠性关键问题。开关芯片失效是否与磁饱和有关，如果是哪些因素影响导致，针对产生众多个疑问开关全面分析验证。
2.3.1常态环境
常态环境电路与高频变压器（12年底整改后制品）搭配后，测试Vds漏极电流最高峰值约800mA，未发现磁饱和现象，即未出现过流，Vds多次验证未出现超过600V及以上电压，即未出现过压。（测试波形图片如下图2）
常态环境：通过将售后多单故障件交给厂家分析及来司现场分析，常态条件下对开关芯片漏极电流波形检测没有发现存在磁饱和异常，但是从检测波形看，电流峰值逐渐接近磁饱和，特别是安森美厂家开关芯片对应电路。
2.3.2高温高温环境
高频变压器使用磁性材料为铁氧体，由于磁材特性当环境温度达到一定温度后磁性有衰退现象，会出现退磁，可能会导致出现磁饱和异常，导致开关芯片炸失效，统计数据售后失效控制器多为8、9月份，当时空调运行环境温度比较高，这个可能是个因素。
磁材磁性一致性不好，或是高频变压器预留抗饱和度余量低，在高温下提前出现退磁，也是会影响开关芯片正常工作。空调实际应用中出现开关芯片炸失效具体是什么原因失效，是受温度、湿度影响还是综合影响导致结果，针对问题展开全面验证分析，测试开关芯片漏极电流波形如下图3、4。
高温高湿环境：控制器整机高温高湿环境下，开机后开关芯片工作瞬间检测开关芯片漏极电流波形出现低概率的磁饱和现象，经过测试开关波形发现为变压器在高温高湿条件下，离散的发生了磁饱和导致开关芯片炸。
2.3.3分析总结
磁饱和异常与厂家多次交流分析讨论，逐一排查磁性材料、电感线圈绕线工艺等异常将问题锁定在开关电源电路抗磁饱和设计余量上，最终确定整改方案：调整高频变压器初次级匝数，通过增加线圈匝数降低了Bsat值提高高频变压器抗磁饱和强度，进而解决高频变压器产生磁饱和异常问题。
3开关芯片失效整改措施
3.1开关芯片失效解决方案
解决方法：调整高频变压器初次级匝数（具体调整线圈匝数如下图5、6），通过增加线圈匝数，降低了Bsat值提高高频变压器抗磁饱和强度，进而解决高频变压器产生磁饱和异常.整改内容具体方案调整：43110329-4311032901/2/3
4整改效果评估及应用效果验证
新制品经过整机验证测试抗磁饱和强度大幅度提升，经过实际验证显示即使再次出现售后恶劣使用环境，也不会出现磁饱和异常，电路设计整改后实际试验测试验证抗磁饱和强度提升40%，有效解决问题.长期跟踪过程及售后失效率为零，实际整改效果显著。整改后高温高湿环境芯片漏极电流波形检测如下图7。
5开关芯片失效整改总结及意义
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