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间的电晕、击穿，提高电源的可靠性。变压器应进行浸漆，端封，以防潮气进入引发短路事故。 6、安规设计
对于电源而言，安全性历来被确定为最重要的性能，不安全的产品不但不能完成规定的功能，而且还有可能发生严重事故，甚至造成机毁人亡的巨大损失。为保证产品具有相当高的安全性，必须进行安全性设计。电源产品安全性设计的内容包括防止电危险、过热危险。对商用设备市场，具有代表性的安全标准有UL、CSA、VDE等，内容因用途而异，容许泄漏电流在0.5-5mA之间，我国用军标准GJB1412规定的泄漏电流小于5mA。目前大型的通信电源制造商其产品已取得国内、国际的安规认证。 7、结构造型
现代机械设计的概念比较复杂，在满足功能的前提下，还要满足情趣、品味、生产管理、价格等各方面的要求。通信电源在产品结构性能方面是朝着单面操作，自由出线；模块化设计，减低成本；小型化等方向发展的。结构造型的市场发展方向将是严格按IEC-297标准尺寸设计，与国际同行业接轨，要求不同企业的产品能互相替换；而且能满足安全规范、EMC测试要求等。 8、操作与维护
在系统日益小型化基础上，操作和维护的方便性就显得非常之重要。这就要求系统在设计之初就要考虑进去，全正面操作与维护，机柜靠墙安装；在线维护；热插拔技术的运用。
9、智能化监控
现在的通信电源系统基本上采用集中分散式监控系统，对系统中的每一状态量和控制量进行监控，并通过网络技术将这些信息送到相关人员手中。同时对电池进行全自动化的管理，包括电池的在线管理控制其充放电电流大小，均浮充转换，以及停电后来电的预限流控制，还有电池的放电测试等。监控模块对整流模块电压调节与无级限流控制，检测整流模块的各种状态并进行必要的保护和告警。未来通过监控模块可以上网，将数据在internet网上进行传输。维护人员只要通过internet就可以随时随地进行数据的查询、维护工作。
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第三章 高频开关电源的电路分析及基本原理
1、高频开关电源的组成与分类
开关电源具有体积小、效率高等一系列优点，在各类电子产品中得到广泛的应用。目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十kHz；采用MOSFET的开关电源转换频率可达几百kHz。 1.1 开关电源的基本构成
开关电源采用功率半导体器件作为开关器件，通过周期性间断工作，控制开关器件的占空比来调整输出电压。开关电源的基本构成如图1所示，其中DC/DC变换器进行功率转换，它是开关电源的核心部分，此外还有起动、过流与过压保护、噪声滤波等电路。输出采样电路（R1、R2）检测输出电压变化，与基准电压Ur比较，误差电压经过放大及脉宽调制（PWM）电路，再经过驱动电路控制功率器件的占空比，从而达到调整输出电压大小的目的。
UI DC/DC变换器 UO R1 驱动器 PWM 比较放大 R2 Ur 图1开关电源的基本构成
图2是一种电路实现形式。 DC/DC变换器有多种电路形式，常用的有工作波形为方波的PWM变换器以及工作波形为准正弦波的谐振型变换器。
图2 开关型稳压电源的原理电路
对于串联线性稳压电源，输出对输入的瞬态响应特性主要由调整管的频率特性决定。但对于开关型稳压电源，输入的瞬态变化比较多地表现在输出端。提高开关频率的同时，由于反馈放大器的频率特性得到改善，开关电源的瞬态响应问题也能得到改善。负载变化瞬态响应主要由输出端LC滤波器特性决定，所以可以利用提高开关频率、降低输出滤波器LC乘积的方法来改善瞬态响应特性。
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1.2 开关型稳压电源的分类
开关型稳压电源的电路结构有多种： （1）按驱动方式分，有自励式和他励式。
（2）按DC/DC变换器的工作方式分：①单端正励式和反励式、推挽式、半桥式、全桥式等；②降压型、升压型和升降压型等。 （3）按电路组成分，有谐振型和非谐振型。
（4）按控制方式分：①脉冲宽度调制(PWM)式；②脉冲频率调制(PFM)式；③PWM与PFM混合式。
（5）按电源是否隔离和反馈控制信号耦合方式分，有隔离式、非隔离式和变压器耦合式、光电耦合式等。 2、开关电源常用的电路类型 2.1 PWM变换器
脉冲宽度调制（PWM）变换器就是通过重复通/断开关工作方式把一种直流电压（电流）变换为高频方波电压（电流），再经过整流平波后变为另一种直流电压输出。PWM变换器有功率开关管、整流二极管及滤波电路等元器件组成。输入输出间需要进行电气隔离时，可采用变压器进行隔离和升降压。PWM变换器的工作原理如图3所示。由于开关工作频率的提高，滤波电感L，变压器T等磁性元件以及滤波电容C等都可以小型化。对于PWM变换器，加在开关管S两端的电压us及通过S的电流is的波形近似为方波，如图4所示。占空比D定义为式中D= ton/ Ts：Ts——开关工作周期； Ton—— 一个开关周期内导通时间； Toff—— 一个开关周期内断开时间；
对于这种变换器，有两种工作方式。一种是保持开关工作周期Ts不变，控制开关导通时间ton的脉冲宽度调制（PWM）方式，另一种是保持导通时间ton不变，改变开关工作周期Ts的脉冲频率调制（PFM）方式。
图3 PWM变换器的基本工作原理
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图4 变换器开关工作的波形
2.2 隔离型变换器
DC/DC变换器用于开关电源时，很多情况下要求输入与输出间进行电隔离。这时必须采用变压器进行隔离，称为隔离变换器。这类变换器把直流电压或电流变换为高频方波电压或电流，经变压器升压或降压后，再经整流平滑滤波变为直流电压或电流。因此，这类变换器又称为逆变整流型变换器。 （1）推挽型变换器与半桥型变换器
推挽型变换器与半桥型变换器是典型的逆变整流型变换器，电路结构和工作波形如图5所示。加在变压器一次绕阻上的电压幅度为输入电压UI，宽度为开关导通时间ton的脉冲波形，变压器二次电压经二极管V1、V2全波整流为直流。图5（a）表示推挽型变换器的电路结构和工作波形，图5(b)表示半桥型变换器的电路结构和工作波形。如只从输出侧滤波器来看，工作原理和降压型变换器完全相同，二次侧滤波电感用于存储能量。如以图中所示的占空比来表示时，电压变换比m与降压型变换器相类似，即m=D/n式中n——变压器的匝数比，n=N1/N2；
N1——为一次绕组的匝数； N2——为二次绕组的匝数。
(a)推挽型 (b)半桥型
图5 推挽型与半桥型变换电路
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全桥型变换器如图6如示，S1、S3及S2、S4是两对开关，重复交互通断。但两对开关导通有时间差。所以变压器一次侧加的电压UAB为脉冲宽度等于其时间差的方形波电压。变压器二次侧的二极管将此电压整流变为方波（UF），再经滤波器变为平滑直流电供给负载。
图6 全桥型变换电路
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