电源知识讲座

电源知识讲座深圳市安科讯实业有限公司2006年9月20日一、什么是电源，电源的用途是什么？电源是指供应电能的装置，应该叫做电源供应器，POWERSUPPLY，比如发电机、蓄电池等设备/装置。我们这里所说的电源虽然也叫“电源供应器”，但它实际上是不能直接提供电能的装置，而是转换电能的装置，严格地讲，应该叫做电源转换器，有AC-DC、DC-AC、DC-DC。电源转换器的作用是把“粗”电炼“精”，简单地说，就是把不可直接使用的220V或110V的高压交流电转化成低压的可直接使用的直流电。比如，我们的手机充电器，就是把220V的交流市电转化成5V的直流电，就可以直接给电池充电了。二、常见电源的分类及优、缺点主要是按频率分，分为低频电源和高频电源。低频电源工作频率是50/60Hz，所以也叫工频电源。这种电源的结构很简单，只有三个部分构成：变压、整流、滤波。这种电源结构简单，性能比较稳定，而且没有高频噪声干扰，但由于其输入电压范围窄，输出电压精度差，再加上效率太低、体积大且笨重等缺点，工频电源已经成为夕阳产业，逐渐为市场所淘汰。现在，只有少数场合还在使用。高频电源通常指的就是高频开关电源，我们简称开关电源。开关电源是通过控制主开关管的导通和关断来控制输出的电压、电流的。开关电源的优点是，输入电压范围宽（90-264Vac），输出稳压精度高，功率密度高，相对体积小、重量轻；开关电源的缺点是，系统/电路复杂、可靠性没有工频变压器高，且有高频噪声干扰。由于开关电源的诸多优点，使得它具有广阔的应用前景。日常生活、生产中它已经得到了广泛的应用。三、开关电源的分类开关电源可以按控制模式、激励模式、升降压模式、开关拓扑模式、开关控制模式等不同方式，分为不同种类的电源。1.按控制模式分：分为PWM和PFM两种。PWM是指脉宽调制，这种电源的开关频率固定，输出电压/电流的变化是通过控制（调制）开关管的脉冲宽度来实现的，这种电源通常是硬开关型的；PFM是指频率调制，这种电源的输出变化是通过控制开关管的驱动频率的变化来实现的，这种电源通常是软开关型的电源。2.按激励模式分：分为自激式和他激式两种。所谓自激式就是开关管本身也参与激励振荡，这类电源的可靠性一般比较差，功率也做得较小，现在主要用在几十瓦以下的领域，如RCC、FCC都是；他激式，顾名思义就是有独立的激励源驱动开关管，一般是IC驱动，开关电源常用的模式就是他激式的。3.从升降压上分，又分为升压型（BOOST）、降压型（BUCK）、升降压型（BUCK-BOOST）等。功率因数校正（PFC）电路是典型的升压型电路，正激、半桥、全桥都是降压型电路，反激式是升降压型电路。4.从开关拓扑/架构模式分：分为反激式、正激式、半桥、全桥等模式，这些模式在这里不做详细介绍了。5.从开关控制模式上分：分为硬开关电源和软开关电源。硬开关电源的工作频率固定，输出的调整是通过控制其脉冲宽度来实现的，这类开关电源的开关管除了有导通损耗外还有开关损耗；软开关电源理论上只有导通损耗，开关损耗为零，这类电源的形式有多种，有部分软开关的，有完全软开关的，常见的有：有源箝位、准谐振、谐振、移相等。四、高频开关电源的主要电气参数开关电源的主要电气参数包括输入和输出方面的：1.输入：输入电压范围、工作电压范围、输入电压频率、冲击电流、PF值、输入最大电流、输入最大功率、效率等。2.输出：额定输出电压、额定输出电流、纹波、输出延迟、输出保持时间、输出过压保护、输出过流保护、输出短路保护等。开关电源的这些电气参数中，非专业客户一般会关注以下几个方面：输入电压范围、输入频率、功率因数（PF）、效率、输出额定电压、输出额定电流、纹波等。如果比较专业一点的客户，关注的参数会更多一些。五、开关电源的其他参数或性能开关电源的其他参数或性能包括：绝缘耐压、反复开关机、EMC、机械振荡、高低温循环冲击、温升、机械尺寸等等。这些参数或性能也是电源产品的重要性能指标，对非专业的客户来说，他们可能只会关注EMC、机械尺寸、温升等项目。另外，输入线是三条或两条，也要注意一下，一般ADAPTOR类多是两线，即一火一零；二合一/三合一及大尺寸的电源都是三线，除了一火一零外，还有个地线，也叫安全地，这根线是接到大地上的。六、开关电源的原材料变开关电源所使用的原材料主要有：半导体、电容、电阻、电感、PCB、散热器等。其中，还有一类材料是比较特殊的，那就是安规器件，比如保险管、X/Y电容、变压器、热敏、压敏电阻等。电源本身也有安规要求。七、目前我司的开关电源分类目前，我司的开关电源产品主要分为两大类、三个小类：1.两大类是指INVERTER和CONVERTOR，INVERTER是指逆变器，主要是作为LCD背光驱动的，DC-AC；CONVERTOR是指电源转换器，AC-DC。2.三个小类是指：逆变器、适配器、液晶电视电源。八、变我司开关电源简介•1.逆变器（INVERTER）•LCD背光驱动的逆变器业界俗称高压条，输入为4.5-27V左右的直流电压，输出一般是几百伏（带载）至一千多伏（空载）的高压，所以很多人称它为高压条。当然，我司现在还在研发低压的LED背光驱动。•高压逆变器驱动的灯管数目一般有单灯、双灯、四灯、六灯、十六灯、三十二灯的等等。•驱动单灯的高压逆变器一般是用在小尺寸液晶显示器/电视上的，还有用在笔记本电脑上的。双灯以上的逆变器一般是用在15英寸以上的液晶电视/显示器上的。目前我司销售的逆变器以单灯为主，双灯以上的暂时没有单独销售；•双灯、四灯、六灯的逆变器是配合AC-DC部分做成二合一或三合一的电源板销售的。•2.LCDTV电源•LCDTV电源分为小尺寸的二合一/三合一和大尺寸两类。小尺寸的电源板是15—20英寸的显示器/电视的配套产品，大尺寸是26英寸以上的液晶电视的配套产品。九、二合一/三合一电源的应用二合一电源中双灯管的板子是用于15英寸的显示器的，有些公司为了省成本，也会用于15英寸的电视；四灯的一般用于17英寸的显示器或15、17英寸电视，六灯一般用于19英寸的显示器或20英寸的电视。三合一的板子只是多了一个音频功放部分，这种板不是通用板，现在只有部分客户需求。•二合一/三合一的板子重要的参数有：1.电源部分，输入电压范围、输入频率、效率（纯电源部分）、输出额定电压/电流、稳压精度、输出纹波等；2.逆变器部分，由于它是由电源部分的12Vdc供电的，一般不会涉及输入参数，输出的参数有空载电压、带载电压、最大额定输出电流、调光方式（模拟0—5V，PWM、混合模式）。十、大屏幕LCDTV电源的应用现在，我们以康佳系列LCDTV为例，作简单的介绍：1.26/27英寸系列，总额定输出功率180瓦左右，输出三路5V、12V、24V；2.30、32、37英寸系列，总额定输出功率为200瓦左右，输出也是三路，同上（30英寸的屏现在已经不是标准规格了）；3.40、42、47英寸系列，总额定输出功率为300瓦左右，输出也是三路。目前，我司开发的大屏幕LCDTV的电源就是这三个系列，其中5V和12V的输出功率基本是相同的，5V为2A，12V为3—4A，24V输出的变化比较大，这是因为不同尺寸的屏的背光灯管数目不同，屏幕越大，灯管数目越多，需要的电流就越大。5V输出的负载是MCU，也是待机电源，当遥控关机后，只要不切断输入电源，它仍有输出，此时，MCU处于“休眠”状态，12V、24V无输出；12V是给功放电路和解码部分供电的，有的公司可能会要求解码和功放分开供电，例如，海尔的要求另加一路18V给功放；24V是给屏做背光供电的，是整个电源中功率输出最大的部分，也是功率变化最大的。电源参数在第四、五两个部分有介绍，这里不再重复。下面以32、37英寸LCDTV的电源为例做简单介绍。十一、电源安规简介•由于电源是把高压电转换为低压的，必然涉及到安全的问题。各个国家针对电源都有相关的法律、法规，常见的CCC、CE、UL、TUV、VDE等等，具体的如UL1950、EN60950、GB4943等。十一、EMC简介•EMC是指电磁兼容，它要求用电器在工作时不能对周围的其它电气设备和人、畜造成干扰或损伤。电器的电磁干扰的途径有传导和辐射两种，对于电磁兼容也有相关的法律、法规，如EN55022、GB9254、FCC等。疑问解答欢迎大家踊跃提问！THANKYOU！