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开关电源技术指标的探讨

1.杂音

《TD/T731-94通信用高频开关整流器》中对杂音的要求比较全面,包括峰—峰值杂音、宽频杂音、电话衡量杂音和离散杂音。但由于与杂音这一术语相近的名词较多,如果不了解它们的对应关系,就会产生疑问。峰—峰值杂音是用足够带宽的示波器测量的,是波形的最大值与最小值之差;宽频杂音是利用带通滤波器截取一定带宽内的杂音而测得的真有效值;电话衡量杂音是通过电话衡量网络后的宽频杂音,主要衡量对通话话音质量的影响;离散杂音是用选频电平表或频谱分析仪测得的单一频率上的幅值,较大值多出现在开关频率的倍频点上。IEC标准中提出“周期和随机漂移”(PARD)一词,定义周期部分为纹波,随机部分为噪声,纹波与开关频率的谐波有关。欧洲地区标准ETS300132-2中出现的“窄带杂音”,与上述的离散杂音的含义相同。高频段的杂音往往可以通过选取适当的滤波电容来降低,而降低低频段的杂音却是通过调整回路而不是滤波回路来实现的。电压调整速度快,动态响应好,低频段杂音就小。

2.功率因数和谐波电流

为了减小市电干扰对电源测试的影响,一般测试时被测电源都接在净化电源上。我们发现有的电源接在净化电源上工作时,电压失真度、谐波电流都比较大,而功率因数低,但当换到市电时,功率因数却提高了。在实际应用中,高频开关电源有接到柴油发电机组的情况,并不总是接市电,所以有必要分析这种现象的成因,以利于生产厂家改进。被测电源接在市电上工作正常,接在净化电源上不行,那么从表面上看,一定是净化电源出了问题。其实不然,根源还是在被测电源上,关键就是被测电源工作时产生的谐波电流太大。市电电源内阻很小,吸收谐波电流的能力很强,所以没有造成很大的电压失真,功率因数也比较高。而净化电源的内阻以及柴油发电机组的内阻不能忽略不计,它们吸收谐波电流的能力有限,就会造成大的电压失真,功率因数就低。但如果对被测电源的功率因数校正部分进行优化设计,功率因数很高,工作时产生的谐波电流就不会超出净化电源的吸收能力。在实际应用中,通过提高柴油发电机组或净化电源的容量来提高吸收谐波电流的能力,就意味着加大成本。所以,根本的解决办法还是改进开关电源的功率校正电路,降低谐波电流,减小对电网的污染和能量损耗。

3.动态响应

动态响应是评定开关电源稳定性的重要指标,超调量和恢复时间受到电流阶跃量、电流变化率和允差带来的影响,而行业标准中仅对电流阶跃量作了限定,使得实际应用中可操作性不强。开关电源的输出回路中或测试连接回路中必然存在一定的电感,而电流变化率和电感的乘积将产生一定的感应电势。因此,电流阶跃并不是理想的,总存在一定的斜率,如果不规定电流变化率,测量结果就缺乏可比性。在美国工业标准中,一般取电流变化率为2A/μS或5A/μS。另外,还应统一测试方法,若用空气开关手动控制负载的突加突减,空气开关的抖动时间就已经超过了恢复时间的要求,致使测量结果不准确,所以应采用可控制电流变化率的电子开关来通断负载。


本文节选自《开关电源实用技术》,由镭之源激光电源收集整理
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