任务四 直流开关电源的性能指标

学习目标

◆ 熟悉开关电源的性能指标。

◆ 了解开关电源的参数。

开关电源是电子设备正常工作的基础部件，对其有很高的要求，包括电气性能优良、可靠性高、可维修性好、体积小、重量轻、价格低。

平均故障间隔时间（MTBF）是衡量开关电源和其他设备可靠性的重要标志。某些电源模块的MTBF已大于50万小时。减小损耗、提高效率和改善散热条件，从而减小电源的温度升高，是提高可靠性的基本方法。加强生产过程质量控制，保证良好的电气绝缘和机械强度，对提高开关电源的可靠性也十分重要。

对于中大型开关电源，改善其可维修性非常重要。能够及时诊断出故障部位，不用专用工夹具即能排除故障是可维修性好坏的衡量标志。换言之，不需要熟练工人而能在较短时间内排除故障的电源就具有好的可维修性。因此这样的开关电源必须具有计算机故障检测、保护、诊断、故障记忆与报警电路。可维修性包括现场维修和车间维修两个方面。现场维修要求在电源系统运行情况下快速卸下故障电源模块，更新模块，并使新模块方便地投入系统运行。车间维修是对故障电源本身的修理。对于小功率模块，一般不再修理。

随着芯片集成度的不断提高，电子设备内功能部件的体积不断减小，因而要求设备内部电源的体积和重量不断减小。对于直接装在印制板上的模块电源，还有薄型化的要求。为电子设备配套的电源，即使它并不在电子设备内部，也有体积小和重量轻的要求。提高开关频率是减小开关电源体积和重量的基本措施，因为变压器和电感、电容等滤波元件的体积和重量随频率的提高而减小。为了提高开关频率，则要求提高电力电子器件的高频性能，研制高频率低损耗的磁心和电容器，开发高强度、高绝缘性能和高导热性的绝缘材料，发展新型的零开关损耗电路拓扑和相应的电路结构与工艺方法。

降低开关电源生产成本和使用费用是提高市场竞争力的主要条件。

电源的电气性能对电子设备的性能和可靠性具有重要的影响，电子设备的发展对开关电源的电气性能的要求也在不断提高。开关电源在家用电子电器和个人计算机中的应用，对安全性提出了更高的要求，应防止电源故障危害人身安全。

直流开关电源的电气性能包括输入特性、输出特性、功能保护、电磁兼容性和噪声容限等。

直流开关电源的输入电源有两种：直流电源和交流电源。交流电压输入时，往往要先经整流滤波变换成直流电压后，再通过直流变换器转变为所需的直流电压。使用直流电源作为输入时，必须考虑电源电压额定值及其变化范围、输入电流额定值及其变化范围、输入冲击电流、输入电压的突然下降或瞬时断电、输入漏电流等因素。使用交流电源作为输入时，还必须考虑输入电压相数、电源额定频率及其变动范围、输入电流波形和输入功率因数等要求。

输出参数有额定输出电压、电流，输出电压可变范围，输出电流变化范围和输出电压的纹波系数等。输出电压的稳压精度是直流开关电源的重要技术指标，输入电压的变化、负载电流的变化、工作环境温度的变化和工作时间的增长都会使输出电压发生变化。稳压精度包括负载效应（负载调整率）和源效应（电网调整率）。负载效应是指当负载在0～100%额定电流范围内变化时，输出电压的变化量与输出电压额定值的比值。源效应是指当电网电压在规定的范围内变化时，输出电压的变化量与输出电压额定值的比值。

开关电源还应具有输出过电压、欠电压、过电流和过热等保护功能，以免损坏用电设备。在构成电源系统时，开关电源还应有遥控、遥测和遥信等功能。

开关电源还应具有高电能转换效率、低噪音、优良的电磁兼容性和绝缘性能等指标。