第一篇：CATV前端機房設備的開關電源的原理解析

CATV前端機房設備的開關電源的原理解析

hc360慧聰網廣電行業頻道 2004-11-16 11:46:41

摘要：本文介紹了CATV機房開關電源的基本原理，并以實例闡述了開關電源的工作原理。

關鍵詞：開關電源 整流濾波 占空比  1 引言

有線電視前端機房的常用設備有衛星接收機（包括數字、模擬兩類）、調制器、混合器、微波接收機、解擾器及VCD，DVD播放機和各種錄像播放機等，大部分使用的是小功率、多電壓等級輸出的開關電源。使用開關電源有如下優點：1）效率高、功耗小、節約電能；2）輸入電壓范圍寬，一般電壓降到一半時還能正常工作；（3）輸出電壓穩、濾波精度高；4）電路體積小、重量輕；5）隔離度高、安全性能好等。但也存在電路經不起強電沖擊等缺點。下面就有線電視機房設備的開關電源結構進行分析介紹。 2 開關電源由以下幾個部分組成 21 主電路

從交流電網輸入、直流輸出的全過程，包括：

1)輸入濾波器：其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網。

2)整流與濾波：將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。 3)逆變：將整流后的直流電變為交流電是開關電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。

4)輸出整流與濾波：根據負載需要，提供穩定可靠的直流電源。

22 控制電路

一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的數據，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。 23 檢測電路

除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表數據。 24 輔助電源

提供所有單一電路的不同要求電源。 3 開關控制穩壓原理

開關K以一定的時間間隔重復地接通和斷開，在開關K接通時，輸入電源E通過開關K和濾波電路提供給負載RL，在整個開關接通期間，電源E向負載提供能量；當開關K斷開時，輸入電源E便中斷了能量的提供。可見，輸入電源向負載提供能量是斷續的，為使負載能得到連續的能量提供，開關穩壓電源必須要有一套儲能裝置，在開關接通時將一部份能量儲存起來，在開關斷開時，向負載釋放。圖中，由電感L、電容C2和二極管D組成的電路，就具有這種功能。電感L用以儲存能量，在開關斷開時，儲存在電感L中的能量通過二極管D釋放給負載，使負載得到連續而穩定的能量，因二極管D使負載電流連續不斷，所以稱為續流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示：EAB=TON/T?E式中TON為開關每次接通的時間，T為開關通斷的工作周期（即開關接通時間TON和關斷時間TOFF之和）。

由上式可知，改變開關接通時間和工作周期的比例，AB間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著負載及輸入電源電壓的變化自動調整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為“時間比率控制”（TimeRatioControl，縮寫為TRC）。

按TRC控制原理，有3種方式：

 1)脈沖寬度調制（PulseWidthModulation，縮寫為PWM）。開關周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。

2)脈沖頻率調制（PulseFrequencyModulation，縮寫為PFM）。導通脈沖寬度恒定，通過改變開關工作頻率來改變占空比的方式。

3)混合調制。導通脈沖寬度和開關工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上2種方式的混合。

4＋5V、＋12V、20W雙路輸出開關電源(電路圖如圖3所示)交流電源電壓經BR1整流和C1濾波后，產生高壓直流電壓加至變壓器T1和初級線圈一端，變壓器初級線圈另一端接TOP224P。用VR1和D1來鉗位變壓器漏電感引腳的脈沖前沿尖峰。通過D3、C

9、L

3、C10整流濾波，再由7812穩壓塊進行穩壓后，直接得到＋12V輸出電壓。變壓器次級線圈通過D2、C

2、L

1、C3整流濾波后，產生＋5V直流輸出電壓。R

2、VR2組成一穩壓電路，提高負載調整能力。次級線圈T1-4兩端電壓經D4、C 4整流濾波，提供TOP224P所需的偏置電壓。L

2、C8可以減弱由變壓器原端線圈和原端到副端等效容性阻抗產生的高壓開關波形引起的共模電流。L

2、C6組成電磁干擾濾波器，減弱由變壓器原端梯形電流的基波和高次諧波干擾產生的差模電流。C

5、R3與控制端阻抗ZC設置自啟動周期。

綜上所述，雖然開關電源的結構不盡相同，主脈寬調制振蕩塊/管也不一樣，但工作原理基本相同。只要掌握了原理及各元器件作用，就不難進行維護和維修了。參考文獻

［1］福州高喬電子有限公司，電源集成電路數據手冊，1995.6 ［2］童詩白等?模擬電子技術基礎?北京人民教育出版社，1981

作者簡介：薛英(1967-)，女。1988年畢業于理工大學電子儀器專科。現任中級實驗師，主要從事專業基礎教學和實驗工作。

第二篇：有線數字電視前端機房設備的管理與維護工作探討

有線數字電視前端機房設備的管理與維護工作探討

【摘要】有線數字電視前端機房是整個有限電視系統的核心，一方面要保證系統正常運行，另一方面要保證節目安全播出，期運行維護工作在有線電視系統中的地位和和作用都非常重要。

【關鍵詞】有線數字電視，前端機房，管理維護

隨著我國經濟的快速增長，電視節目越來越豐富多彩，由原來的一、二套節目增加到現在的六、七十套。但是，由于受資金、設備等客觀條件的限制，電視臺特別是市級以下電視臺，不可能對每一個頻道的電視節目都設置多路備份。這就對有線電視前端機房技術值班人員提出很高的要求：一旦設備故障，必須迅速查出原因，并及時排除故障，我們在長期的工作中有多次碰到這樣的問題，也有人問過我們說你們遇到前端機房問題怎么處理，我們的回答是：快、很、準。快，就是分析故障原因要準確，這是迅速排除故障的先決條件，穩，操作要穩，心不能慌，手不能抖。前端故障線路繁多，一個失手，就會造成更大的故障。下面我們對前端機房進行簡單分析了解。

1、重要性分析。有線數字電視發展迅猛，電視的數字化升級基本完成。大量的新技術新設備也在各級前端機房安設完畢。據我們了解，相比總前端機房，有線數字電視播傳體系中，分前端機房所占據的地位也很重要，它是連接分配網絡穩定運行的基礎。它需要分析處理和協調分配由總前端接受的各種電視信號，并盡可能不失真地將其放大，解調，混合，再放大后送給傳輸系統。而且為了擴展需要，還必須為傳輸系統提供高質量的多頻道復用信號。因此，分前端技術指標的好壞，直接影響著傳輸質量，容易直接造成許多接收故障。如果信號在這一部分處理不好，那么在后面的傳輸過程中彌補是很困難的。因此，保證有線數字電視分前端機房各系統的安全運行、信號高質量的穩定播出，對確保整個電視系統的高效率工作極其重要。

2、機房中前端設備的主要作用。

QAM調制器是有線數字前端的主要設備之一，它的主要功能是：接收來自編碼器、復用器、DVB網關、加擾器、視頻服務器等設備的DVB傳輸碼流，進行RS編碼，卷積交織和QAM調制等信道處理，提供中頻輸出或者射頻輸出，編碼器是把角位移或直線位移轉換層電信號的一種裝置，按照工作原理，編碼器可分為增量式和絕對式兩類，增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，在把這個信號轉換成技術邁沖，用脈沖的個數對應一個確定的編數碼，它的示值只于測量的起始和終止位置有關，而與測量的中間過程無關。復用器---將多個單節目TS流或多節目TS流，復接為一個包含這些碼流內容的多節目TS流。這些設備是機房的主要組成部分，是整個數字電視系統正常運轉的保證。為了維護這些設備，首先，要做到嚴格按照說明書的規定來使用設備，其次，要對設備做好技術上的保養。

3、設備分類與維護。前端的設備可以分為以下幾類：核心數據交換設備，光收發射設備，光纖配線設備以及供電設備。1）核心數據交換設備維護，主要是SDH，8016等較精密設備的維護。由于這些設備承載業務重要，所以我們在日常使用維護中，要求認真閱讀說明書，穩健規范操作，保證設備清潔，嚴格做好防靜電措施和標準的溫度及電壓控制，保持24小時監控。2）光收發射設備的維護要定期檢查主備環路接收光功率的穩定，光發輸入與輸出的電平和MER等技術參數標準，激光偏置電流平穩，射頻接口與光路接口無塵且對接線路固定緊密，光放大設備的放大量是否正常，設備溫度基本適宜等。3）光纖配線設備的維護是檢查接入ODF架的跳纖，DDF架的跳線的接口是否牢固，跳線間是否纏繞彎折，對應源設備標簽記錄是否清楚，新增、移位或移除纖芯資料清楚明確，下行光功率所帶光節點情況了解掌握等。4）供電設備的維護主要是對動力設備，電路切換設備，電池組的日常監測，保證開關電源切換順利，電池蓄電工作穩定；機房照明、空調、接地設備入電安全；設備架供電需避免潮濕、防靜電，多個機柜電壓分配合理，保證負載均衡。

4、標準化建設與管理。建立一套系統的管理體系，擁有一支熟悉前端情況的專業技術水平維護隊伍，結合廣電的實際情況制定規范的分前端出入操作流程、各項運行工作流程、機房禁止性規定，完善分前端各類資料信息，統一資料與設備的對應關系，方便查找及時更換做到資源調配合理，加強維護人員的業務技能，建立科學嚴謹的日常維護巡檢制度，避免責任事故的發生，提高安全意識等，努力達到分前端機房標準化水平。

5、機房安全與保障。由于電視媒體的服務特有性質，按照國家和行業信息安全要求，合理劃分各播出相關信息系統的安全等級，并按照相應等級要求進行規劃、設計、建設。對應根據系統中各類信息的重要性，采取相應的數據加密、信息備份、訪問控制等措施，對網絡流量、用戶行為、主機和網絡設備的運行狀況等進行監測，及時處置異態報警對信號源系統，傳輸系統進行監控設置網管系統，對機房溫度、濕度等環境狀態進行監測，配電系統中的主要運行參數和關鍵設備運行情況進行集中監測，配置具聲光報警功能的電力和環境集中監控系統對設備機房、UPS主機及電池室、纜線集中點、室外設備等播出相關的重點部位設置24小時閉路監視系統，安裝裝防盜門，具有可靠的防鼠、防蟲等可靠的隔離防護措施。

6、故障分析與處理。在信號傳輸過程中，分前端機房容易產生的故障主要分兩個方面：一是人為因素引發的故障，這個是可以通過我們上文提到的制定預防制度，規范機房操作，加強監督和巡檢等方式盡力避免的；二是非人為因素引起的故障，如設備運行故障，纖纜故障等，此類故障必須維護人員及時發現并迅速反應，準確判斷問題，穩健更換或者啟用備用設備，在安全不中斷信號播傳的前提下，按照對應流程徹底排查解決故障。在處理故障的同時，應該對故障原因進行總結分析，為維護工作積累經驗還能夠預防故障重復產生。

總結：在傳統有線電視向數字化信息化飛速發展的同時，技術的飛躍導致對電視傳輸質量的要求逐漸提高，這已經引起了有線數字電視的維護人員的重視，分前端機房作為中間的樞紐，它的設備繁雜，技術含量很高，它關系著整個龐大網絡的安全可靠的運行。我們在思考只有不斷提高專業技術水平，學習先進的維護管理方法，緊跟國家信息化腳步，才可以滿足運行維護要求，保障有線數字電視節目高效優質的傳輸，使廣大電視用戶體驗安全可靠的服務。

第三篇：開關電源工作頻率的原理分析

開關電源工作頻率的原理分析

一、開關電源的原理和發展趨勢

第一節

高頻開關電源電路原理

高頻開關電源由以下幾個部分組成：

圖12-1

(一)主電路

從交流電網輸入、直流輸出的全過程，包括：

1、輸入濾波器：其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網。

2、整流與濾波：將電網交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。

3、逆變：將整流后的直流電變為高頻交流電，這是高頻開關電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。

4、輸出整流與濾波：根據負載需要，提供穩定可靠的直流電源。

(二)控制電路

一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的數據，經保護電路鑒別，提供控制電路對整機進行各種保護措施。

(三)檢測電路

除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表數據。

(四)輔助電源

提供所有單一電路的不同要求電源。

第二節

開關控制穩壓原理

圖12-2 開關K以一定的時間間隔重復地接通和斷開，在開關K接通時，輸入電源E通過開關K和濾波電路提供給負載RL，在整個開關接通期間，電源E向負載提供能量；當開關K斷開時，輸入電源E便中斷了能量的提供。可見，輸入電源向負載提供能量是斷續的，為使負載能得到連續的能量提供，開關穩壓電源必須要有一套儲能裝置，在開關接通時將一部份能量儲存起來，在開關斷開時，向負載釋放。圖中，由電感L、電容C2和二極管D組成的電路，就具有這種功能。電感L用以儲存能量，在開關斷開時，儲存在電感L中的能量通過二極管D釋放給負載，使負載得到連續而穩定的能量，因二極管D使負載電流連續不斷，所以稱為續流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示：

EAB=TON/T*E

式中TON為開關每次接通的時間，T為開關通斷的工作周期（即開關接通時間TON和關斷時間TOFF之和）。

由式可知，改變開關接通時間和工作周期的比例，AB間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著負載及輸入電源電壓的變化自動調整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱為“時間比率控制”（Time Ratio Control,縮寫為TRC）。

按TRC控制原理，有三種方式：

(一)、脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation,縮寫為PWM）

開關周期恒定，通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式。

(二)、脈沖頻率調制（Pulse Frequency Modulation,縮寫為PFM）

導通脈沖寬度恒定，通過改變開關工作頻率來改變占空比的方式。

(三)混合調制

導通脈沖寬度和開關工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。

第三節開關電源的發展和趨勢

1955年美國羅耶（GH.Roger）發明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實現高頻轉換控制電路的開端，1957年美國查賽（Jen Sen）發明了自激式推挽雙變壓器，１９６４年美國科學家們提出取消工頻變壓器的串聯開關電源的設想，這對電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。到了１９６９年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復時間的縮短等元器件改善，終于做成了２５千赫的開關電源。

目前，開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。目前市場上出售的開關電源中采用雙極性晶體管制成的１００kHz、用ＭＯＳ－ＦＥＴ制成的５００kHz電源，雖已實用化，但其頻率有待進一步提高。要提高開關頻率，就要減少開關損耗，而要減少開關損耗，就需要有高速開關元器件。然而，開關速度提高后，會受電路中分布電感和電容或二極管中存儲電荷的影響而產生浪涌或噪聲。這樣，不僅會影響周圍電子設備，還會大大降低電源本身的可靠性。其中，為防止隨開關啟-閉所發生的電壓浪涌，可采用R-C或L-C緩沖器，而對由二極管存儲電荷所致的電流浪涌可采用非晶態等磁芯制成的磁緩沖器。不過，對1MHz以上的高頻，要采用諧振電路，以使開關上的電壓或通過開關的電流呈正弦波，這樣既可減少開關損耗，同時也可控制浪涌的發生。這種開關方式稱為諧振式開關。目前對這種開關電源的研究很活躍，因為采用這種方式不需要大幅度提高開關速度就可以在理論上把開關損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關電源高頻化的一種主要方式。當前，世界上許多國家都在致力于數兆Hz的變換器的實用化研究。

二、開關電源與電流檢測電路

1、功率開關電路的電路拓撲分為電流模式控制和電壓模式控制。電流模式控制具有動態反應快、補償電路簡化、增益帶寬大、輸出電感小、易于均流等優點，因而取得越來越廣泛的應用。而在電流模式的控制電路中，需要準確、高效地測量電流值，故電流檢測電路的實現就成為一個重要的問題。

本節介紹了電流檢測電路的實現方法，并探討在電流檢測中常遇見的電流互感器飽和、副邊電流下垂的問題，最后用實驗結果分析了升壓電路中電流檢測方法。

2、電流檢測電路的實現

在電流環的控制電路中，電流放大器通常選擇較大的增益，其好處是可以選擇一個較小的電阻來獲得足夠的檢測電壓，而檢測電阻小損耗也小。

電流檢測電路的實現方法主要有兩類：電阻檢測（resistivesensing）和電流互感器（currentsensetransformer）檢測。

電阻檢測有兩種，如圖12-

3、圖12-4所示。

圖12-3

圖12-4

當使用圖1直接檢測開關管的電流時還必須在檢測電阻RS旁并聯一個小RC濾波電路，如圖12-5所示。因為當開關管斷開時集電極電容放電，在電流檢測電阻上產生瞬態電流尖峰，此尖峰的脈寬和幅值常足以使電流放大器鎖定，從而使PWM電路出錯。

但是在實際電路設計時，特別在設計大功率、大電流電路時采用電阻檢測的方法并不理想，因為檢測電阻損耗大，達數瓦，甚至十幾瓦；而且很難找到幾百毫歐或幾十毫歐那么小的電阻。

實際上在大功率電路中實用的是電流互感器檢測，如圖4所示。電流互感器檢測在保持良好波形的同時還具有較寬的帶寬，電流互感器還提供了電氣隔離，并且檢測電流小損耗也小，檢測電阻可選用稍大的值，如一二十歐的電阻。電流互感器將整個瞬態電流，包括直流分量耦合到副邊的檢測電阻上進行測量，但同時也要求電流脈沖每次過零時磁芯能正常復位，尤其在平均電流模式控制中，電流互感器檢測更加適用，因為平均電流模式控制中被檢測的脈沖電流在每個開關周期中都回零。

圖12-5

為了使電流互感器完全地磁復位，就需要給磁芯提供大小相等方向相反的伏秒積。在多數控制電路拓撲中，電流過零時占空比接近100％，所以電流過零時磁復位時間在開關周期中只占很小的比例。要在很短的時間內復位磁芯，常需在電流互感器上加一個很大的反向偏壓，所以在設計電流互感器電路時應使用高耐壓的二極管耦合在電流互感器副邊和檢測電阻之間。

3、防止電流檢測電路飽和的方法

如果電流互感器的磁芯不能復位，將導致磁芯飽和。電流互感器飽和是一個很嚴重的問題，首先是不能正確測量電流值，從而不能進行有效的電流控制；其次使電流誤差放大器總是“認為”電流值小于設定值，這將使電流誤差放大器過補償，導致電流波形失真。

電流互感器檢測最適合應用在對稱的電路，如推挽電路、全橋電路中。對于單端電路，特別是升壓電路，會產生一些我們必須關注的問題。對于升壓電路，電感電流就是輸入電流，那么在電流連續工作方式時，不管充電還是放電，電感電流總是大于零，即在直流值上疊加一個充放電的波形。因此電流互感器不能用于直接測量升壓電路的輸入電流，因為電感電流不能回零而使直流值“丟失”了；并且電流互感器因不能磁復位而飽和，從而失去過流保護功能，輸出產生過壓等。在降壓電路中也存在同樣的問題，電流互感器不能用于直接測量輸出電流。

圖12-6 解決這個問題的方法是用兩個電流互感器分別測量開關電流和二極管電流，如圖12-6所示實際的電感電流是這兩個電流的合成，這樣每個電流互感器就有足夠的時間來復位了。但要注意這兩個電流互感器的匝比應一樣，以保持檢測電阻RS上的電流對稱。

功率因數校正電路一般采用升壓電路，用雙互感器檢測，但在線電流過零時，電流互感器也特別容易飽和。因為此時的占空比約為100％，從而容易造成磁芯沒有足夠的時間復位。為此可以在外電路中采取一些措施來防止電流互感器飽和。如采用電流放大器輸出箝位來限制其輸出電壓，并進一步限制占空比小于100％，電路如圖12-7所示。設定箝位電壓的過程很簡單，在剛起動時電流放大器箝位在一個相對較低的值（大約4V），系統開始工作，但過零誤差很大；一旦系統正常工作后，箝位電壓將升高，電流互感器接近飽和，箝位電壓最多升到6.5V（低電壓大負載時）并且電流的THD在可接受的范圍內（<10％），以限制最大占空比。設定的箝位電壓不能太低，否則將使電流過零畸變大。

如果需要更好的特性或需要運行在寬范圍，可以用圖12-8的電路，這個電路將根據線電壓反向調節箝位電壓。

圖12-7

圖12-8

每個電流脈沖都使磁芯復位以克服磁芯飽和的方法，除了改進外電路還可以改進電流檢測電路。一般利用電流檢測電路自復位，即利用磁芯中存儲的能量和電流互感器的開路阻抗在短時間內產生足夠的伏秒積來復位。但當占空比大于50％，特別是接近100％時，可能沒有足夠的時間來使磁芯復位，這時除電流放大器輸出箝位外，還可以采用強制復位電路。

圖12-9 強制磁芯復位的電路很多，如使用附加線圈或中心抽頭的線圈，但最簡單的方法是采用圖12-

9、圖12-10所示電路來強制磁芯復位。脈沖電流來時強制復位電路和自復位電路的工作沒有差別，當復位時從VCC通過Rr來的電流加入磁芯復位電流，寄生電容快速充電，副邊電壓反向，伏秒積增加，磁芯復位速度加快。如果需要得到負的檢測電壓而又不想用負電壓強制復位時則用圖12-10所示電路。

對于電流檢測電路磁芯復位還要考慮的一個因素是副邊線圈的漏電感和分布電容。為了減小損耗，一般選擇匝比較大的電流互感器，但匝比大，副邊線圈的漏電感和分布電容大。漏電感影響電流上升和下降的時間，分布電容則影響電流互感器的帶寬。并且在磁芯復位時，副邊電感和分布電容諧振，如果分布電容大，則諧振頻率低，周期長，那么在占空比大、磁芯復位時間短時，副邊線圈就沒有足夠的時間來釋放能量使磁芯復位了。所以應盡量不選擇匝比太大的電流互感器。

圖12-10

電流互感器的下垂效應

電流互感器副邊的脈沖電流要減去電流互感器繞組上的脈沖電壓在副邊產生的一個從零開始隨時間線性增長的磁化電流，才等于檢測電阻上的電流，該磁化電流的大小為：

Idroop=nUs / Ls·△t（1）

式中：US——副邊電壓

LS——副邊電感

n——Ns/Np

Δt——電流波脈寬

剛開始時副邊電流是原邊電流的n倍，但隨時間增加，磁化電流加大，副邊電流下降得很厲害，這就是電流互感器的下垂效應。所以為了得到較大的副邊檢測電壓不應完全靠增加檢測電阻Rs的值來實現，也要靠減小副邊下垂效應來增加副邊的脈沖電流，同時Rs的值大也將使磁芯復位困難。

如式（1）所示，副邊電感值越大，下垂效應越小；匝比越小，下垂效應也越小，但最好不要靠減少副邊的匝數來減小匝比，因為這將使副邊的電感減小了，應在空間允許的情況下增加原邊匝數來減小匝比。

5、實驗結果

在功率因數校正電路中，使用如圖12-6所示的檢測電路，并采用如上所述防磁芯飽和及減小下垂效應的措施，在電流互感器的變比為1∶50，副邊電感為30mH,取副邊電壓為2V,電流波脈寬為5μs時,得：

相對于十多安培的檢測電流，該電流下降效應并不明顯。

6、結語

電流檢測在電流控制中起著重要的作用，電流檢測分為電阻檢測和電流互感器檢測。為了減少損耗，常采用電流互感器檢測。在電流互感器檢測電路的設計中，要充分考慮電路拓撲對檢測效果的影響，綜合考慮電流互感器的飽和問題和副邊電流的下垂效應，以選擇合適的磁芯復位電路、匝比和檢測電阻。

第四篇：用5l0380r組成的開關電源的工作原理

用5L0380R組成的開關電源的工作原理

通達TDR—6000S數字機開關電源核心元件采用集成塊5L0380R，該集成塊外觀像一只塑封中功率管，內部完成了振蕩、輸出等功能，整個開關電源電路簡潔，功耗較低，性能優越。其工作原理是：220V交流電壓經過電源開關和保險管進入由C101和L101組成的干擾抑制濾波器，再經橋式整流、濾波后得到+300V左右的直流電壓。當電源接通瞬間，+300V電壓經啟動支路電阻R102、R103給IC101（5L0380R）③腳一個脈沖，其內部的開關管處于微導通狀態，此時在5L0380R的②腳有電流通過，開關變壓器的①—②繞組產生感應電動勢，感應電動勢耦合到正反饋繞組③—④，感應電壓經整流、濾波后注入5L0380R的③腳，使開關管進入飽和導通狀態，完成開關電源的啟動過程。開關變壓器次級各繞組經各自整流、濾波電路輸出不同的直流電壓，供給解碼器主板。該電源輸出電壓的穩定是通過+3.3V電壓經過R111、R110、R112、C104和IC103（TL431A）組成的比較放大電路控制光電耦合器IC102（PC817）來實現的。當+3.3V電壓由于某種原因升高時，+3.3V電壓經R111、R110分壓后接在IC103（TL431A）基準端R，與IC103內部基準電壓進行比較，通過改變輸出端K電壓來增大光電耦合器IC102中發光二極管的電流及發光強度，使光電耦合器導通，進而使5L0380R④腳內接的電壓變換管導通，將內部開關管基極鉗位至地，迫使電源停振，使輸出電壓下降。當+3.3V電壓降低時，其穩壓過程與上述過程相反，從而穩定了輸出電壓。故 障 檢 修

1、開機燒保險

此類故障說明機內存在嚴重的短路，故障多發生于開關變壓器之前，應重點檢查C101、CD101是否漏電，D101—D104和IC101是否損壞。

2、無輸出電壓

先檢查CD101兩端有無+300V直流電壓，如無則應檢查NTC101是否斷路，如正常則檢查開關變壓器①—②繞組是否斷路，如未斷路，應重點檢查啟動支路電阻R102、R103和正反饋電路中整流二極管D106、限流電阻R104是否損壞。

3、電源電壓輸出過高或過低此類故障一般是電壓反饋網絡元件發生了變化，應檢查與IC102、IC103相連電路各元件有無損壞。有時開關電源的某組電源的元件或與這組電源相連的主板元件有短路故障，也會使各組輸出電壓下降，但此時可聽到開關變壓器因負載過重而發出的“吱吱”聲，應注意兩種故障現象的區別。對于后一種原因引起的故障，可通過逐一斷開D107、D108、D109、D110、D111、D112的方法，觀察輸出電壓及故障現象加以判斷。

第五篇：解析幾種有效開關電源電磁干擾抑制

解析幾種有效開關電源電磁干擾抑制

前關于開關電源EMI（Electromagnetic Interference）的研究，有些從EMI產生的機理出發，有些 從EMI 產生的影響出發，都提出了許多實用有價值的方案。這里分析與比較了幾種有效的方案，并為開關 電源EMI 的抑制措施提出新的參考建議。

◆ 開關電源電磁干擾的產生機理

開關電源產生的干擾,按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰干擾和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可 分為傳導干擾和輻射干擾兩種。現在按噪聲干擾源來分別說明：

1、二極管的反向恢復時間引起的干擾

高頻整流回路中的整流二極管正向導通時有較大的正向電流流過,在其受反偏電壓而轉向截止時, 由于PN結中有較多的載流子積累,因而在載流子消失之前的一段時間里,電流會反向流動,致使載流子消失的反向恢復電流急劇減少而發生很大的電流變化(di/dt)。

2、開關管工作時產生的諧波干擾

功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流。例如正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在 阻性負載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。當采用零電流、零電壓開關時,這種諧 波干擾將會很小。另外,功率開關管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產生 尖峰干擾。

3、交流輸入回路產生的干擾

無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間會引起高頻衰減振蕩產生干擾。開關電源產生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成的干擾稱 之為傳導干擾;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時,都會在空間產生電場和磁場。這 種通過電磁輻射產生的干擾稱為輻射干擾。

4、其他原因

元器件的寄生參數，開關電源的原理圖設計不夠完美，印刷線路板（PCB）走線通常采用手工布 置，具有很大的隨意性，PCB的近場干擾大，并且印刷板上器件的安裝、放置，以及方位的不合理都會造成EMI干擾。

◆ 開關電源EMI的特點

作為工作于開關狀態的能量轉換裝置，開關電源的電壓、電流變化率很高，產生的干擾強度較大；干擾源主要集中在功率開關期間以及與之相連的散熱器和高平變壓器，相對于數字電路干擾源的位置較為清楚；開關頻率不高（從幾十千赫和數兆赫茲），主要的干擾形式是傳導干擾和近場干擾;而印刷線路板(PCB)走線通常采用手工布線,具有更大的隨意性,這增加了PCB分布參數的提取和近場干擾估計的難度。

◆ EMI測試技術

目前診斷差模共模干擾的三種方法：射頻電流探頭、差模抑制網絡、噪聲分離網絡。用射頻電流探頭是測量差模 共模干擾最簡單的方法，但測量結果與標準限值比較要經過較復雜的換算。差模抑制網絡結構比較簡單，測量結果可直接與標準限值比較，但只能測量共模干擾。噪聲分離網絡是最理想的方法，但其關鍵部件變壓器的制造要求很高。

◆ 目前抑制干擾的幾種措施

形成電磁干擾的三要素是干擾源、傳播途徑和受擾設備。因而,抑制電磁干擾也應該從這三方面著手。首先應該抑制干擾源,直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑；第三是提高受擾設備的抗擾能力,減低其對噪聲的敏感度。目前抑制干擾的幾種措施基本上 都是用切斷電磁干擾源和受擾設備之間的耦合通道，它們確是行之有效的辦法。常用的方法是屏蔽、接地和濾波。采用屏蔽技術可以有效地抑制開關電源的電磁輻射干擾。例如,功率開關管和輸出二極管通常有較大的功率損耗,為了散熱往往需要安裝散熱器或直接安裝在電源底板上。器件安裝時需要導熱性能好的絕緣片進行絕緣,這就使器件與底板和散熱器之間產生了分布電容,開關電源的底板是交流電源的地線,因而通過 器件與底板之間的分布電容將電磁干擾耦合到交流輸入端產生共模干擾,解決這個問題的辦法是采用兩層絕緣片之間夾一層屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割斷了射頻干擾向輸入電網傳播的途徑。為了抑制開關電源產生的輻射,電磁干擾對其他電子設備的影響,可完全按照對磁場屏蔽的方法來加工屏蔽罩,然后將整個屏蔽罩與系統的機殼和地連接為一體,就能對電磁場進行有效的屏蔽。電源某些部分與大地相連可

以起到抑制干擾的作用。例如,靜電屏蔽層接地可以抑制變化電場的干擾;電磁屏蔽用的導體原則上可以不接地,但不接地的屏蔽導體時常增強靜電耦合而產生所謂“負靜電屏蔽”效應,所以仍以接地為好,這樣 使電磁屏蔽能同時發揮靜電屏蔽的作用。電路的公共參考點與大地相連,可為信號回路提供穩定的參考電位。因此,系統中的安全保護地線、屏蔽接地線和公共參考地線各自形成接地母線后,最終都與大地相連.在電路系統設計中應遵循“一點接地”的原則,如果形成多點接地,會出現閉合的接地環路,當磁力線穿過該回路時將產生磁感應噪聲,實際上很難實現“一點接地”。因此,為降低接地阻抗,消除分布電容的影響而采取平面式或多點接地,利用一個導電平面(底板或多層印制板電路的導電平面層等)作為參考地,需要接地的各部分就近接到該參考地上。為進一步減小接地回路的壓降,可用旁路電容減少返回電流的幅 值。在低頻和高頻共存的電路系統中,應分別將低頻電路、高頻電路、功率電路的地線單獨連接后,再連接到公共參考點上。濾波是抑制傳導干擾的一種很好的辦法。例如,在電源輸入端接上濾波器,可以抑制開關電源產生并向電網反饋的干擾,也可以抑制來自電網的噪聲對電源本身的侵害。在濾波電路中,還采用很多專用的濾波元件,如穿心電容器、三端電容器、鐵氧體磁環,它們能夠改善電路的濾波特性。恰當地設計或選擇濾波器,并正確地安裝和使用濾波器,是抗干擾技術的重要組成部分。EMI濾波技術是一種抑制尖脈沖干擾的有效措施,可以濾除多種原因產生的傳導干擾。一種由電容、電感組成的EMI濾波器,接在開關電源的輸入端。電路中,C1、C5是高頻旁路電容,用于濾除兩輸入電源線間的差模干擾;L1與C2、C4;L2與C3、C4組成共模干擾濾波環節,用于濾除電源線與地之間非對稱的共模干擾;L3、L4的初次級匝數相等、極性相反,交流電流在磁芯中產生的磁通相反,因而可有效地抑制共模干擾。測試表明,只要適當選擇元器件的參數,便可較好地抑制開關電源產生的傳導干擾。

◆ 目前開關電源EMI抑制措施的不足之處 現有的抑制措施大多從消除干擾源和受擾設備之間的耦合和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑出發，這確是抑制干擾的一種行之有效的辦法，但很少有人涉及直接控制干擾源,消除干擾，或提高受擾設備的抗擾能力，殊不知后者還有許多發展的空間。

◆ 改進措施的建議

我認為目前從電磁干擾的傳播途徑出發來抑制干擾，已漸進成熟。我們的視點要回到開關電源器件本身來。從多年的工作實踐來看，在電路方面要注意以下幾點：

(1)印制板布局時,要將模擬電路區和數字電路區合理地分開,電源和地線單獨引出,電源供給處匯集到一點;ＰＣＢ布線時,高頻數字信號線要用短線,主要信號線最好集中在ＰＣＢ板中心,同時電 源線盡可能遠離高頻數字信號線或用地線隔開。其次，可以根據耦合系數來布線，盡量減少干擾耦合。

(2)印制板的電源線和地線印制條盡可能寬,以減小線阻抗,從而減小公共阻抗引起的干擾噪聲。

(3)器件多選用貼片元件和盡可能縮短元件的引腳長度,以減小元件分布電感的影響。

(4)在Vdd及Vcc電源端盡可能靠近器件接入濾波電容,以縮短開關電流的流通途徑,如用10μＦ鋁電解和0 1μＦ電容并聯接在電源腳上。對于高速數字ＩＣ的電源端可以用鉭電解電容代替鋁電解電容,因為鉭電解的對地阻抗比鋁電解小得多。產生開關電源電磁干擾的因素還很多，抑制電磁干擾還有大量的工作。全面抑制開關電源的各種噪聲 才會使開關電源得到更廣泛的應用。