原標(biāo)題：開關(guān)電源的一些經(jīng)典問題詳細(xì)解答

開關(guān)電源作為一種交直流電轉(zhuǎn)換的電源裝置，在現(xiàn)代電子設(shè)備中扮演著至關(guān)重要的角色。以下是對開關(guān)電源一些經(jīng)典問題的詳細(xì)解答：

一、開關(guān)電源變壓器相關(guān)問題

1. 開關(guān)電源變壓器如果用銅帶取代漆包線，其允許通過的電流怎么計(jì)算？

• 如果開關(guān)電源變壓器用銅帶取代漆包線，銅帶（漆包線）的渦流損耗可以大大減小，工作頻率可以相應(yīng)提高，但直流損耗幾乎不變。銅帶允許通過的電流密度一般不要超過4.5A/平方毫米。電流密度等于電流除以導(dǎo)體的截面積，導(dǎo)體的截面積等于厚度（如0.1mm）乘以寬度（銅帶的寬度）。

2. 降低變壓器的溫升有哪些具體方法？

• 降低變壓器磁芯的最大磁通增量（Bm）的取值，因?yàn)樽儔浩鞔判镜膿p耗（磁滯損耗和渦流損耗）與磁通密度的平方成正比。

• 降低開關(guān)電源的工作頻率，因?yàn)樽儔浩鞔判镜膿p耗（磁滯損耗和渦流損耗）與工作頻率成正比。

• 降低線圈的損耗，線圈的損耗（主要是渦流損耗）與工作頻率成正比。降低線圈的直流損耗必須降低導(dǎo)線的電流密度，一般漆包線的電流密度不能超過4.5A/平方毫米。

二、開關(guān)電源工作原理及性能問題

1. 反激式開關(guān)電源的占空比主要由什么決定？

• 反激式開關(guān)電源的占空比主要由輸入電壓和開關(guān)電源管的耐壓來決定。當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，占空比也要跟著變化。例如，當(dāng)輸入電壓為AC260V時(shí)，如果電源開關(guān)管的耐壓為650V，則占空比大約為0.306；當(dāng)輸入電壓為AC170V時(shí)，占空比大約為0.5；當(dāng)輸入電壓低于AC170V時(shí)，占空比大于0.5。但不管輸入電壓如何變化，開關(guān)電源都會通過改變占空比來達(dá)到穩(wěn)定（或改變）輸出電壓的數(shù)值。

2. 正激式開關(guān)電源與反激式開關(guān)電源有何區(qū)別？

• 正激式開關(guān)電源在電源開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)向負(fù)載提供功率輸出，而關(guān)斷時(shí)沒有功率輸出。反激式開關(guān)電源則正好相反，電源開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)只向變壓器存儲能量，沒有給負(fù)載提供功率輸出，僅在電源開關(guān)管關(guān)斷時(shí)才向負(fù)載提供輸出。

• 正激式開關(guān)電源的變壓器主要起到耦合能量的作用，不具有儲能功能，需要考慮磁復(fù)位問題。而反激式開關(guān)電源的變壓器不僅起到變換電壓傳輸能量的作用，同時(shí)還起到儲能電感的作用。

3. 反饋環(huán)路的增益如何設(shè)計(jì)才能既穩(wěn)定又不振蕩？

• 反饋環(huán)路的增益既不是越大越好，也不是越小越好。當(dāng)反饋環(huán)路的增益過高時(shí)，輸出電壓會圍繞著平均值來回跟蹤，導(dǎo)致輸出電壓上下波動很厲害。增益越高，波動的幅度就越大，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)振蕩。當(dāng)反饋環(huán)路的增益過低時(shí)，輸出電壓又會不穩(wěn)定，因?yàn)殡妷焊櫜坏轿唬瑫嬖谝粋€(gè)滯后誤差。

• 為了使輸出電壓穩(wěn)定但又不發(fā)生振蕩，一般都把反饋環(huán)路分成三個(gè)回路來組成：一個(gè)回路用來決定微分增益的大小，另一個(gè)回路用來決定積分增益的大小，還有一個(gè)回路用來決定直流增益的大小。這樣做的目的是在誤差信號很小的時(shí)候環(huán)路增益很大，而在誤差信號很大的時(shí)候環(huán)路增益又會變小，即誤差放大器的增益是動態(tài)的。通過仔細(xì)調(diào)節(jié)這三個(gè)反饋環(huán)路的增益，可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源既穩(wěn)定又不出現(xiàn)振蕩。

三、開關(guān)電源調(diào)試與故障排查問題

1. 開關(guān)電源調(diào)試時(shí)常見的輸出電壓異常問題有哪些原因？

• 輸出電壓過高或過低：可能是由于反饋回路故障、基準(zhǔn)電壓不準(zhǔn)確、變壓器匝數(shù)比不合適等原因引起。例如，反饋電阻阻值變化、光耦損壞等都可能導(dǎo)致輸出電壓偏離設(shè)定值。

• 電壓不穩(wěn)定：在負(fù)載變化或輸入電壓波動時(shí)，輸出電壓出現(xiàn)較大幅度的波動。這可能是由于穩(wěn)壓控制電路響應(yīng)速度慢、濾波電容容量不足或損壞等原因造成。

2. 開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾的主要原因是什么？

• 開關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾最嚴(yán)重的地方是開關(guān)變壓器的初、次級線圈組成的電路。其干擾會通過感應(yīng)對其他電路產(chǎn)生輻射和傳導(dǎo)干擾。傳導(dǎo)干擾和輻射干擾最嚴(yán)重的地方是電源線，因?yàn)殡娫淳€很容易成為輻射源的半波振子天線，另外它又與外線路進(jìn)行連接，很容易把干擾信號傳輸給其他設(shè)備。所以在開關(guān)電源的輸入端一定要對電源線進(jìn)行有效隔離。

3. 開關(guān)電源中的功率開關(guān)管發(fā)熱嚴(yán)重可能有哪些原因？

• 功率開關(guān)管在導(dǎo)通和截止過程中會產(chǎn)生較大的功耗。如果散熱設(shè)計(jì)不合理（如散熱片面積過小、風(fēng)道不暢等），就會導(dǎo)致開關(guān)管溫度過高。此外，功率開關(guān)管老化、驅(qū)動不足導(dǎo)致導(dǎo)通電阻增大，以及變壓器設(shè)計(jì)不合理或工作在飽和狀態(tài)導(dǎo)致發(fā)熱嚴(yán)重，也是可能的原因。

四、其他常見問題

1. 如何優(yōu)化選擇反激式電源開關(guān)頻率？

• 反激式開關(guān)電源工作頻率的選擇主要與開關(guān)電源的工作效率和體積大小有關(guān)。而開關(guān)電源的工作效率又主要與開關(guān)電源管、開關(guān)變壓器的損耗（磁滯損耗和渦流損耗）有關(guān)，這兩者的損耗均與頻率成正比。因此，在選擇工作頻率時(shí)需要綜合考慮效率和體積的需求。

2. 開關(guān)電源中的高頻紋波是如何產(chǎn)生的？

• 高頻紋波主要由開關(guān)頻率及其諧波引起。通常是由于輸出濾波電容容量不足、電感值不合適或PCB布局不合理導(dǎo)致。例如，濾波電容的等效串聯(lián)電阻（ESR）過大，會使高頻紋波無法有效濾除。

綜上所述，開關(guān)電源的經(jīng)典問題涉及多個(gè)方面，包括變壓器設(shè)計(jì)、工作原理及性能、調(diào)試與故障排查以及其他常見問題等。通過深入理解和掌握這些問題及其解決方法，可以更好地設(shè)計(jì)和使用開關(guān)電源。