开关电源的设计原理精选(九篇)

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第1篇：开关电源的设计原理范文

关键词 电源管理系统；PMS；安全生产

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）172-0211-03

流花11-1油田位于南中国海珠江口外海海域，距香港东南约220km，水深约310m左右。平台电站由3台进口小功率机组和一台大功率国产机组并网供电，对运维人员来说，保持电站平稳运转具有很大的挑战性。

流花11-1FPS电站电源管理系统（PMS）由发电机组PLC控制系统，与VSD PLC系统，钻机SCR PLC和集成在FPS生产控制系统（FCS）的电源管理PLC组成，实现对平台现有电源管理功能。

电站电源管理系统（PMS）要切实保障油田电站正常生产和生活用电的需求，所以必须满足以下条件：

1）确保人身安全和设备安全。

2）确保持续供电和可靠性供电。

3）确保电能质量和减少能源浪费。

4）尽可能做到节能减排，提高能源效率。

油田电站安全可靠运行、提供优质电能和提高电能经济性，是PMS系统建设和运营的一项最基本任务。

1 设计原则

流花11-1FPS电站PMS系统按照以下原则进行设计：

1）符合国家标准、行业标准和相关规定，严格按照国家或者国际及行业最新规范和标准要求

2）性价比高，系统具有较高的性能价格比，使管道以最低的运行成本、最优的工况正常运行。

3）技术先进，功能强大，系统采用罗克韦尔自动化公司软硬件产品进行开发，其产品在工业应用中已被证明是成熟的产品。系统具有强大的人机对话能力，能满足各种现场复杂环境下的连续监控的功能。

4）系统安全、稳定、可靠。PMS系统的PLC控制器、控制电源、I/O系统、HMI等都采用冗余的架构，重复利用率可达到99.99%，当某一节点发生故障时，可自动进行切换，电站系统安全、稳定、可靠的运行。

5）可扩展性强，硬件是模块化的，允许将来在容量和功能上的扩展。

2 硬件架构（图1）

流花11-1FPS电站PMS系统控制系统硬件采用A-BPLC的ControlLogix系统，ControlLogix系统封装外形小，不仅可提供离散、驱动、过程和安全控制，还具有可靠的通信功能和最先进的I/O，系统采用模块化结构，使开发者能高效的进行设计、构建和修改，从而大幅节省培训和工程设计成本。

2.1 过程信号采集

系统输入信号：

1）发电机输出功率。

2）发电机组出线断路器状态。

3）4160V A/B段母线频率。

4）ESP，生产管汇及测试管汇运行优先权数据。

5）钻/修井工况时，SCR系统斜率控制和相位控制。系统输出参数：

1）以百分比柱状图形显示的发电机功率。

2）VSD/ESP运行功率。

3）发电机组接入和停机提示信号。

4）系统错误，事件及故障报警信号及打印。

5）钻机SCR系统模拟相控信号。

6）ESP/VSD 速度降低至预设低频信号。

2.2 软硬件配置

PMS系统的硬件要求配置如下：

1）ControlLogix系统采用双环ControlNet网络。

2）CPU采用冗余配置。

3）各控制子站的交换机网络采用冗余环网架构。

4）由不间断电源供电（即UPS），信号电源采用独立的DV24V电源供电。

5）DO信号输出的继电器需确保可靠性。

6）HMI服务器由主服务器和备用服务器构成。

7）PLC程序基于RSLogix5000开发，上位机基于FactoryTalk View Studio开发。

3 系统功能（图2）

3.1 电源管理及负荷分配

PMS系统与5台机组通过以太网通讯交换数据，包括有功功率、无功功率、频率、电压等。并根据不同的在线发电机配置，PMS系统可与发电机的调速器和AVR协调工作，并实现以下功能。

1）有功功率和无功功率分配控制：在电站中发生负荷波动时，为了防止个别发电机的频率和电压可能会接近其PQ图的边界，此时PMS系统将分配各发电机组之间的出力，以提高系统在扰动下的稳定性。

2）功率需量和功率因数控制：PMS系统会实时各发电机相对于母线的输入/输出功率，并计算功率差额。然后根据功率因数的范围，在满足发电机基本出力的前提下，调整AVR控制无功功率输出，以维持系统的功率因数在合理范围内。

3）母线频率和电压控制：当电站负荷发生变化时，系统调整发电机输出的有功功率和无功功率，以维系电站的频率和电压稳定。

3.2 负荷优先脱扣

PMS系统会实时监测电站电气设备的状态，如发电机的出力、负载消耗的功率以及断路器的状态。当系统检测到发电机断路器跳闸，则会根据预计算的能量平衡结果，如果超过了电站所能承受的最大出力，则切除部分负荷，以确保电站发电机平稳运行。

优先脱扣系统可设置多个优先级，由运行人员预先定义。在系统中针对不同的优先脱扣触发条件，形成一个优先级别卸载表，当优先脱扣触发后，将系统计算得到的卸载级别与优先级别表对比后，发出卸载指令，卸载时间在80ms以内。

3.3 重载启动时负荷的保证及分配

一些重载设备（大负载）都可在HMI上设定额定负载及启动冲击系数。系统根据机组剩余功率、要启动的重载设备额定功率及启动冲击系数，实时计算发电机功率余量，以判断此重载能否启动。重载启动后，机组按照前述负荷分配模式自动分配负荷。

3.4 断路器的控制及自动同步控制

断路器与控制系统之间通过硬接线，连接断路器状态、手车位置、分合闸指令等信号，实现包含基本的状态监视、控制等功能。当进行发电机并车时，系统会判断逻辑条件，发出发电机断路器合闸指令，并最终由同期装置完成并车。

3.5 备用发电机组自启动控制

当在线机组发生故障停机，或过载，过流，过压，低频等极限情况时，处于备用状态的机组自动启动。

3.6 电站监控和报警系统

系统监视整个电站主要电气设备的状态和运行参数，当出现报警时，会有多种报警提醒方式，包括蜂鸣器，指示灯，旋转报警灯，同时HMI上会有详细的报警信息文字。

4 关键技术问题介绍

4.1 发电机转速控制技术

发电机的调速系统中调频器的作用在于，当发电机的负荷发生改变时，手动或者自动的操作调频器，使发电机的静态特性发生改变。如果负荷变动时，调速系统使原动机的转速保持不变，则称之为无差调节（Isoch）；而如果负荷变动时，原动机的转速随着负荷增大而降低，则称之为有差调节（Droop）。多台发电机并列运行时，为了实现对其调节的有效性及避免系统震荡，都会采用单机Droop模式运行，调速系统完成部分调速任务，剩下的由机组控制系统来实现转速无差调整。

4.2 发电机频率调整策略

区域发电机组频率调节时，可分为按频率偏差调整、按交换频率偏差调整和按频率和交换功率偏差调整三种。按频率偏差调整时，只能保证系统频率不变，不能控制联络线上流通的功率；按交换功率偏差调整时，只能保证联络线上的交换功率不变，而不能控制系统的频率。只有按频率和交换功率偏差调整时，才可以保证区域范围内功率的就地平衡。在PMS系统，对影响发电机频率的各个调整因素进行逻辑排序，当发电机的频率和对电站的有功贡献发生偏差时，便对其进行相应调整。

5 结论

流花11-1FPS电站PMS系统自投入运行以来，系统运行效果良好，给整个电站提供了完整的安稳策略，极大地减少了故障停产的损失，取得了显著的经济效益，为整个油田安全稳定生产提供了可靠的保障。

参考文献

[1]高健.浅谈海上电网优先脱扣系统控制方法[J].通讯世界，2016（1）：174-175.

[2]刘新天.电源管理系统设计及参数估计策略研究[D].合肥：中国科学技术大学，2011.

第2篇：开关电源的设计原理范文

关键词：继电保护装置；工作原理；故障分析；验证

本文从开关电源的原理入手，以测试的角度，对两种有故障的电源模块通过试验再现其故障现象，并分析了其故障原因，最后对改进后的开关电源进行了对比验证。

1开关电源工作原理

用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一形态，用闭环控制稳定输出，并有保护环节的模块，叫做开关电源。

高压交流电进入电源，首先经滤波器滤波，再经全桥整流电路，将高压交流电整流为高压直流电；然后由开关电路将高压直流电调制为高压脉动直流；随后把得到的脉动直流电，送到高频开关变压器进行降压，最后经低压滤波电路进行整流和滤波就得到了适合装置使用的低压直流电。

电源工作原理框图如图1所示。

图1开关电源原理图

2故障现象分析

由于继电保护用开关电源功能要求较多，需考虑时序、保护等因素，因此开关电源设计中的故障风险较高。另外供电保护装置又较民用电器工作条件苛刻，影响继电保护开关电源的安全运行。本文着重分析了两种因设计缺陷而造成故障的开关电源。

2.1输入电源波动，开关电源停止工作

1）故障现象：外部输入电源瞬时性故障，随后输入电压恢复正常，开关电源停止工作一直无输出电压，需手动断电、上电才能恢复。

2）故障再现：用继电保护试验仪，控制输入电压中断时间，通过便携式波形记录仪记录输入电压和输出电压的变化。控制输入电压中断时间长短，发现输出存在如下三种情况：

a）输入电源中断一段时间（约100～200ms）后恢复，此后输入电压恢复正常，开关电源不能恢复工作。（此过程为故障情况），具体时序图见图2所示。

图2输入电源中断一段时间后恢复

b）输入电压长时中断（大于250ms）后恢复，+5V、+24V输出电压均消失，此过程与开关电源的正常启动过程相同。具体时序图见图3所示。

c）输入电压短暂中断（小于70ms）后恢复，+5V输出电压未消失，而+24V输出电压也未消失，对开关电源正常工作没有影响。具体时序图见图4所示。输入电压消失时间短暂，由于输出电压未出现欠压过程，电源欠压保护也不会动作。

图3输入电源长时中断后恢复

图4输入电源短时中断后恢复

3）故障分析：要分析此故障，应先了解该开关电源的正常启动逻辑和输出电压保护逻辑。

输入工作电压，输出电压+5V主回路建立，然后由于输出电压时序要求，经延时约50ms，+24V输出电压建立。

输出电压欠压保护逻辑为：当输出电压任何一路降到20％Un以下时，欠压保护动作，且不能自恢复。

更改逻辑前，因输入电压快速通断而引起的电源欠压保护误动作，其根本原因是延时电路没有依据输入电压的变化及时复位，使得上电时的假欠压信号得不到屏蔽，从而产生误动作，如图2所示。

4)解决措施：采取的措施是在保护环节上增加输入电压检测电路，并在延时电容上并接一个电子开关，只要输入电压低于定值（开关电源停止工作前的值），该电子开关便闭合，延时电路复位，若输入电压重新上升至该设定值，给保护电路供电的延时电路重新开始延时，电源重启动时的假欠压信号被屏蔽，彻底解决了由于输入电压快速波动所产生的电源误保护。从而避免了图2的情况，直接快速进入重新上电逻辑，此时的输出电压建立过程见图3所示。逻辑回路见图5所示。

图5增加放电回路后原理图

5)试验验证：用继电保护试验仪状态序列模拟输入电源中断，用便携式波形记录仪记录输出电压随输入电压的变化波形。调整输入电压中断时间，发现调整后的电源仅出现b）、c）两种情况，不再出现a）即故障情况。

2.2启动电流过大，导致供电电源过载告警

1）故障现象：电源模块稳态工作电压为220V，额定功率为20.8W，额定输出时输入电流约为130mA。当开关电源输入电压缓慢增大时，导致输入电流激增，引起供电电源过载告警。

2）故障分析：经查发现输入电压为60V时，电源启动，此时启动瞬态电流约为200mA，稳态电流为600mA，启动时稳态电流和瞬态电流将为600±200mA，造成输出电流激增。而由于条件限制，此电源模块的供电电源输出仅为500mA，因此造成供电电源过载。

由于开关电源工作需要一定的功率，设计中由于未考虑到电源启动时，输出回路的启动需要一定的功率，而启动电压比较低，所以功率的突增，必然带来开关电源启动瞬态电流的激增，电流的激增对供电电源有较大的冲击。

3）解决措施：启动需要的功率一定，如果要减小启动电流，可以考虑增加启动电压的门槛。将开关电源的启动电压提高到130～140V。

4）试验验证：调整开关电源的启动电压后，通过试验仪模拟输入电压缓慢启动。当开关电源在满载情况下，试验中缓慢上升输入电压（上升速率5V/s或10V/s），从0～130V启动，启动时稳态电流降低到200～220mA，稳态电流大约为200±100mA，因而启动时稳态电流和瞬态电流将为400±100mA，启动电流较改进前减小300mA，不会对供电电源造成太大的冲击。可有效避免输入电压瞬间降低时，给整个供电回路造成较大的电流冲击。

3结束语

从以上问题分析可知，开关电源设计时，需要关注电能变换的各个环节，开关电源的输出电压建立和消失时序和电源的保护功能，是紧密联系的，当其中的某一环节存在缺陷时，开关电源就不能正常工作。因此在开关电源设计前，应重点进行两种工作：

1)考虑诸如此类的问题，如启动功率一定时，启动电压门槛过低，会产生输出电流瞬态突增的现象。

第3篇：开关电源的设计原理范文

关键词：PWM；OP227Y；开关电源;高频变压器

Design of Pulse witch Power upply Based on OP227Y

ZANG Yuanmin,U Wanqiang

(College of Electrical and Information Engineering,Xuchang University,Xuchang,461000,China)[J12/3]

Abstract：A pulse switch power supply based on OP227Y is introduced in the paper,after analsing its working principle,the whole structure of switch power supply is also designed,the main design content consists of the high frequency trans[CD2]former,the main circuit and the control circuit,then the working principle and the main action of each function module of OP227Y are introduced in the paper,finally the whole circuit of system is designed

Keywords：PWM;OP227Y;switch power supply;high frequency transformer[J12/3]

脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，它的电压或电流波形为脉冲状。其实质上是一种通断的直流电源，其基本工作原理是首先经过慢储能，使初级能源具有足够的能量，然后向中间储能和脉冲成形系统放电（或流入能量），能量经过储存、压缩形成脉冲或转化等复杂过程之后，形成脉冲电源。

随着开关电源的发展,电源的小型化、模块化、智能化越来越受到人们的关注。各种电源控制芯片如雨后春笋纷纷涌现，美国电源集成（PI）公司相继推出OP系列芯片，这些芯片集脉冲信号控制电路和功率开关器件MOEF于一体，具有高集成度、最简电路、最佳性能指标等特点，能组成高效率无工频变压器的隔离式开关电源。所以，本文设计基于OP227Y芯片控制的开关电源。

1 总体结构

本文设计的脉冲开关电源总体结构如图1所示。

由图1可知，输入220 V交流电流，先由4个二极管的全桥整流，然后通过OP227Y开关和高频变压器变压，再经过二次整流、电容滤波和电感平波，输出10 W的直流电。高频变压器二次侧有3个绕组，2路输出功率，另一路为反馈回路提供电源。反馈回路从输出端进行电压取样，通过光耦来控制脉冲控制开关的通断，调节输出功率。

第4篇：开关电源的设计原理范文

关键词： 直流开关电源；开关电源；设计

1 直流稳压电源概述

直流稳压电源在一个典型系统中担当着非常重要的角色。从某种程度上可以看成是系统的心脏。电源的系统的电路提供持续的、稳定的能源，使系统免受外部的干扰，并防止系统对其自身产生的伤害。如果电源内部发生故障，不应造成系统的故障，而确保系统安全可靠运行。因此，人们非常重视系统直流电源的设计或选用。直流稳压电源通常分为线性稳压和开关稳压两种类型。

1.1 线性稳亚电源

线性稳压电源是指起电压调整功能作用的器件始终工作在线性放大区的直流稳压电源，期工作原理如图1。

它由50 工频变压器、整流器、滤波器以及串联调整稳压器组成。

线性稳压电源的优点是具有优良的纹波及动态响应特性。但同时存在以下缺点：输入采用50 工频变压器，体积庞大且和很重；电压调整器件工作在线性放大区内，损耗大，效率低；过载能力差。

线性电源主要应用在对发热和效率要求不高的场合，或者要求成本及设计周期短的情况。线性电源作为板载电源广泛应用于分布电源系统中，特别是当配电电压低于40V时。线性电源的输出电压只能低于输入电压，并且每个线性电源只能产生一路输出。线性电源的效率在百分之三十五到百分之五十之间，损耗以热的形式耗散。

1.2 PWM开关稳压电源

一般将开关稳压电源简称开关电源，开关电源与线性稳压电源不同，它是起电压调整功能作用的器件，始终工作在开关状态。开关电源主要采用脉宽调制技术。

开关电源的优点；

1）功耗小、效率高。电源中开关器件交替地工作在导通-截止和截止-导通的开关状态，转换速度快，这使得开关管的功耗很小，电源的效率可以大幅度提高，可达到百分之九十到百分之九十五。

2）体积小、重量轻。开关电源效率高，损耗小，则可以省去较大体积的散热器；隔离变压用高频变压器取代工频变压器，可大大减小体积，降低重量；因为开关频率高，输出滤波电容的容量和体积大为减小。

3）稳压范围宽。开关电源的输出电压由占空比来调节，输入电压的变化可以通过调节占空比的大小来补偿，这样在工频电网电压变化较大时，它仍然能保证有较稳定的输出电压。

4）电路形式灵活多样。设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足不同的应用场合的开关电源。

开关电源的缺点主要是：存在开关噪声大。在开关电源中，开关器件工作在开关状态，它产生的交流电压和电流会通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采用一定的措施进行抑制、消除和屏蔽，就会严重影响整机的正常工作。此外，这些干扰还会串入工频电网，使附近的其他电子仪器、设备、和家用电器收到干扰。因此设计开关电源时，必须采取合理的措施来抑制其本身产生的干扰。

PWM开关电源在使用时比线性电源具有更高的效率和灵活等特点。因此，在便携式产品、航空和自动化产品、仪器仪表以及通讯系统等，要求高效率、体积小、重量轻和多组电源电源输出的场合，得到了广泛的应用。但是开关电源的成本高，而且需要开发周期较长。

2 开关电源的设计

2.1 开关电源的工作原理

开关电源主要采用直流斩波技术，即降压变换、升压变换、变压器隔离的DC/DC变换电路理论和PWM控制技术来实现的。具有输入、输出隔离的PWM开关电源工作原理框图，如图2所示。

50Hz单相交流220V电压或三相交流220V/380V电压经EMI防电磁干扰电源滤波器，直接整流滤波；然后再将滤波后的直流电压经变换电路变换为数十千赫或数百千赫的高频方波或准方波电压，通过高频变压器隔离并降压（或升压）后，再经高频整流、滤波电路；最后输出直流电压。通过取样、比较、放大及控制、驱动电路，控制变换器中功率开关管的占空比，便能得到稳定的输出电压。在直流斩波控制中，有定频调宽、定宽调频和调频调宽3种控制方式。定频调宽是保持开关频率（开关周期T）不变，波形如图3所示。

通过改变导通时间高。而定宽调频则是保持导通时间T on不变，通过改变开关频率，来达到改变占空比的一种控制方式。由于调频控制方式的工作频率是不固定的，造成滤波器设计困难，因此，目前绝大部分的开关电源均采用PWM控制。

2.2 开关电源的主要性能指标

开关电源的质量好坏主要由其性能指标来体现。因此，对于设计者或使用者来讲，都必须对其内容有一个较全面的了解。一般性能指标包括电气指标、机械特性、适用环境、可靠性、安全性以及生产成本等。这里仅介绍常见的电气指标。

2.2.1 输入参数

输入参数包括输入电压、交流或直流、频率、相数、输入电流、功率因数以及谐波含量等。

1）输入电压：国内应用的民用交流电源电压三相为380V，单相为220V；国外的电源需要参出口国电压标准。目前开关电源流行采用国际通用电压范围，即单相交流85～265V，这一范围覆盖了全球各种民用电源标准所限定的电压，但对电源的设计提出了较高的要求。输入电压范围的下限影响变压器设计时电压比的计算，而上限决定了主电路元器件的电压等级。输入电压变化范围过宽，使设计中必须留过大裕量而造成浪费，因此变化范围应在满足实际要求的前提下尽量小。

2）输入频率：我国民用和工业用电的频率为50Hz，航空、航天及船舶用的电源经常采用交流400Hz输入，这时的输入电压通常为单相或三相115V。

3）输入相数：三相输入的情况下，整流后直流电压约是单相输入时的1.7倍，当开关电源的功为3～5kW时，可以选单相输入，以降低主电路器件的电压等级，从而可以降低成本；当功率大于5kW时，应选三相输入，以避免引起电网三相间的不平衡，同时也可以减小主电路中的电流，以降低损耗。

4）输入电流：输入电流通常包含额定输入电流和最大电流2项，是输入开关、接线端子、熔断器和整流桥等元器件的设计依据。

5）输入功率因数和谐波：目前，对保护电网环境、降低谐波污染的要求越来越高，许多国家和地区都已出台相应的标准，对用电装置的输入谐波电流和功率因数做出较严格的规定，因此开关电源的输入谐波电流和功率因数成为重要指标，也是设计中的一个重点之一。目前，单相有源功率因数校正（FPC）技术已经基本成熟，附加的成本也较低，可以很容易地使输入功率因数达到0.99以上，输入总谐波电流小于5%。

2.2.2 输出参数

输出参数包括输出功率、输出电压、输出电流、纹波、稳压精度、稳流精度、输出特性以及效率等。

1）输出电压：通常给出额定值和调节范围2项内容。输出电压上限关系到变压器设计中电压比的计算，过高的上限要求会导致过大的设计裕量和额定点特性变差，因此在满足实际要求的前提下，上限应尽量靠近额定点。相比之下，下限的限制较宽松。

2）输出电流：通常给出额定值和一定条件下的过载倍数，有稳流要求的电源还会指定调节范围。有的电源不允许空载，此时应指定电流下限。

3）稳压、稳流精度：通常以正负误差带的形式给出。影响电源稳压、稳流精度的因素很多，主要有输入电压变化、输出负载变化、温度变化及器件老化等。通常精度可以分成。3项考核：① 输入电压调整率；② 负载调整率；③ 时效偏差。同精度密切相关的因素是基准源精度、检测元件精度、控制电路中运算放大器精度等。④ 电源的输出特性：与应用领域的工艺要求有关，相互之间的差别很大。设计中必须根据输出特性的要求，来确定主电路和控制电路的形式。⑤ 纹波：开关电源的输出电压纹波成分较为复杂，通常按频带可以分为3类： 高频噪声，即远高于开关频率 的尖刺；开关频率纹波，指开关频率 附近的频率成分； 低频纹波，频率低于的 成分，即低频波动。

对纹波有多种量化方法，常用的有纹波系数、峰峰电压值、按3种频率成分分别计量幅值以及衡重法。⑥ 效率：是电源的重要指标，它通常定义为η=Po/Pi×100%。式中，Pi为输入有功功率；Po为输出功率。通常给出在额定输入电压和额定输出电压、额定输出电流条件下的效率。对于开关电源来说，效率提高就意味着损耗功率的下降，从而降低电源温升，提高可靠性，节能的效果明显，所以应尽量提高效率。一般来说，输出电压较高的电源的效率比输出低电压的电源高。

2.2.3 电磁兼容性能指标

电磁兼容也是近年来备受关注的问题。电子装置的大量使用，带来了相互干扰的问题，有时可能导致致命的后果，如在飞行的飞机机舱内使用无线电话或便携式电脑，就有可能干扰机载电子设备而造成飞机失事。电磁兼容性包含2方面的内容：

电磁敏感性、电磁干扰分别指电子装置抵抗外来干扰的能力和自身产生的干扰强度。通过制定标准，使每个装置能够抵抗干扰的强度远远大于各自发出的干扰强度，则这些装置在一起工作时，相互干扰导致工作不正常的可能性就比较小，从而实现电磁兼容。

因此，标准化对电磁兼容问题来说十分重要。各国有关电磁兼容的标准很多，并且都形成了一定的体系，在开关电源设计时应考虑相关标准。

3 开关电源的设计步骤

开关电源的设计一般采用模块化的设计思想，其设计步骤是：

1）首先从明确设计性能指标开始，然后根据常规的设计要求选择一种开关电源的拓扑结构、开关工作频率确定设计的难点，依据输出功率的要求选择半导体器件的型号；

2）变压器和电感线圈的参数计算，磁性材料设计是一个优质的开关电源设计的关键，合理的设计对开关电源的性能指标以及工作可靠性影响极大；

3）设计选择输出整流器和滤波电容；

4）选择功率开关的驱动控制方式，最好选用能实现PWM控制的集成电路芯片，也可利用单片机实现PWM控制；

5）设计反馈调节电路；

6）根据设计要求设计过电压、过电流和紧急保护电路；

7）根据热分析设计散热器；

8）设计实验电路的PCB板和电源的结构，组装、调试，测试所有的性能指标；

第5篇：开关电源的设计原理范文

【关键词】开关电源节能 现网节能改造 通信

一、前言

改革开放以来，我国的经济成就举世瞩目，但环境问题也越来越严重，引起大家的高度重视 ，2007年世界经济论坛《全球风险报告》 中指出：21世纪全球面临的最严重挑战之一就是气候变化。2014年11月12日中美两国在京共同《中美气候变化联合声明》，中国计划到2030年将非化石能源比重提高到20%左右。十一五 期间，中国政府在节能减排上要求国内能耗降低20%，主要污染物排放总量减少10%。同样在严峻的节能减排压力下，各通信行业运营商越来越重视设备的节能，将节能作为首要的发展方向。在这个背景下，对开关电源提出了极高的节能要求，努力开发节能的产品和寻找现网设备的节能改造方法。

二、开关电源节能原理分析

（一）开关节能的原理

通信开关电源节能的关键是要提高系统的整体效率。通常开关电源的节能主要在两个原理：第一个最直接的节能原理是提高整流器的效率。通过技术改进提高整流模块的整体效率特性、降低模块功耗等措施，从最初至今，整流器的效率已经在原有的基础之上提高了百分之十，达到96%。随着技术的进一步成熟和器件成本的下降，相信不久以后，规模应用将成为现实。开关电源节能的另一个节能原理是通过电源模块的休眠管理，提高运行模块的负载率可以提升系统实际的工作效率。

（二）开关节能的具体方法

如今，越来越多的行业开始广泛应用开关电源，其具体发展要求是，轻量化、小型化、高频化等。但是，随着开关电源的频率迅速提高，所产生的损耗也逐渐加大，因此需要考虑相关节能的方法。首先应该对开关电源的损耗进行系统的分析，要想达到上述发展要求，需要将开关电源的工作频率由低频转向高频。例如采用硬开关技术，这种技术损耗量小于线性电源采用串联电阻改变电压的方式，但随着工作频率的提高，相应的损耗依然会增加。其次，采用软开关技术，能有效提高开关电源的频率，也能降低开关电源的损耗，提高整体效率。软开关技术是使用电感谐振及电容，将变压器中的开关器件中电压按照准正弦规律进行变换，让开关管在电流为零的情况下立即关断，在电压为零的情况下立即开通的方法。最后，采用零开关技术，其主要在电路中增加电容或电感等相关储能元件，具体分为零电流、零电压开关。零电流开关指的是当开关管关断或开通的时候，让电流为零。零电压开关指的是当开关管关断或开通的时候，让电压为零。这样可以最大程度降低开关损耗，起到节能的作用。

二、现网设备节能的必要性

随着世界经济特别是发展中国家经济的快速发展，全球能源消耗总量不断攀升。根据全球能源机构统计，近些年来，全球能耗高达82%，造成二氧化碳排放量高达80%，远远超过预想的估计，因此，节能是现阶段的主要任务。如何采取有效的方法使现网设备最大程度的节能非常必要。能源的消耗一方面导致了温室效应和一系列的自然灾害，另一方面其与制造业、工业等成本的价格息息相关。所以，环境问题及气候变化问题成了人类面临的重要的挑战，全社会也越来越重视节能。从全球范围来看，通信行业与煤炭、有色、钢铁等行业相比，虽然不是能耗、排放问题最突出的行业。但一些数据显示，一些通信行业的能耗也很大，某些运营商在全国企业能耗排行榜中排名靠前。政府在国际组织上的节能承诺，社会、公众的重视形成对运营商的节能压力越来越大。由于全球资源价格持续上涨，新的市场逐渐开阔继而大大提高了网络的扩容性。而我国通信企业整体仍处于发展阶段，在增大网上运行设备容量的时候必然导致能耗需求也扩大，给运营商带来了长期的财务压力。为了应对气候及能耗的挑战，电信行业各主流运营商、设备商先后启动节能减排计划。近10年来已经取得了很大的进步，技术的进步与产品的更新换代使单位能耗持续下降，领先的运营商取得了超过50%的节约。

三、现网设备节能手段

（一）通信网络中基站设备节能

基站设备分基带、射频和馈线三部分，其中能源消耗量占首位的是射频部分，超过能源消耗量的百分之八十。但是，在射频部分中，功放耗能几乎占射频部分的一半，因此，提升基站设备能效的关键点就是提高功放效率。而提高功放效率的方式有多种，比如，有智能减压、智能匹配、新型高效功放等，但多载波技术是提高功放效率的最直接的办法之一。

（二）通信网络中站点节能

一般来说，通信网络的节能主要是站点的节能。站点的节能可以从两方面来分析：网络拓扑和网元。网络拓扑的节能就是通过减少站点来提升单位话务量能效。以下为通信领域中减少站点两个有效的手段：⑴规划网络，降低无效的系统开销，以最少的站点服务最多的用户来提高覆盖效率。⑵使用Transmitting Diversity、High Receive Sensitivity及 PBT等关键技术增加设备本身的覆盖半径提高，从而提升基站设备本身的覆盖能力。在现实中，将适宜的网络规划和较强覆盖能力的设备配合使用通常能大幅度实现广覆盖场景下四分之一以上的能源消耗节约，无疑不是一种进步。

（三）通信网络中新能源节能

减少碳排放最直接方法就是开发新能源。如：太阳能、核能、风能、潮汐能、生物能源等。企业减少碳排放的最有效途径就是选择无排放能源或者低排放能源。通常在一些边远地区，风能、光能资源比较丰富，可以根据当地气候因素建一些风、光能源的小型站点。这些新能源小型站点也可能在市电不稳定的城区作为补充能源使用。而对于这些偏远的小型站点来讲，通常面临的问题有以下三个方面：第一是引电困难；第二是电网公司引电价格可能过高；第三是小型站点本身的能耗不高，因此，通信运营商往往使用油机系统来解决能耗问题。

只有重视开关电源节能及现网设备节能的改造，才能有效的利用固有的能源材料，开创新的可再生能源。才能与环境和谐相处，共同促进社会经济的发展。继而带动了通信网络的节能开拓，发展新用户、开拓新市场。使用新领域的节能设计补充带网络建设的需求，减少开关电源、现设备带来的排放压力。同时设备厂商及运营需要积极的投入到可持续发展、高效节能的研究当中。

参考文献：

[1]郭忠银.一种绿色模式开关电源的研究与设计[D].南华大学，2010.

第6篇：开关电源的设计原理范文

开关电源是一种高效节能的优质电源。然而在电子设备工作过程中，开关电源会产生比较严重的电磁干扰。本文根据高中物理所学知识，在与老师的沟通和指导下，研究开关电源电磁干扰的产生原因，并从屏蔽、滤波、接地以及电路等方面简要分析了干扰抑制措施。

【关键词】高中物理 开关电源 电磁干扰 抑制

开关电源的应用十分广泛，其小型化和高频化虽然为电子设备的发展带来了很多便利，但所产生的电磁干扰也愈发严重，对功能发挥的影响越来越大。因此，必须采取有效的电磁干扰抑制措施，削弱甚至消除电磁干扰，保证电子设备能够正常运行。

1 开关电源电磁干扰的产生原因

根据高中物理的知识学习，我们知道在电子设备的工作过程中通电电流的传导会出现一些无用信号或电磁噪声等，会对电路器件设备、传输通道以及系统的性能造成干扰，这种干扰就是电磁干扰。电磁干扰的出现有很多可能的原因，电磁干扰的的干扰源一般都是电压电流变化比较大的元器件，包括开关管、二极管及变压器等。

通过总结经验，并学习资料，开关电源电磁干扰产生的主要因素包括下面一些内容：

1.1 开关管产生电磁干扰

开关电源中原边主电路的开关管大多采用MOSFET功率管，这种开关管具有小电荷存储效应，开关速度快，在开通、断开时，电磁干扰易于产生。对于这种电磁干扰，通常的做法是通过吸收电路进行削弱，但加装吸收电路会对电源效率造成一定影响。

1.2 高频变压器产生电磁干扰

在开关电源的功率变换电路中，开关管的负载是高频电压器的初级线圈，呈感性，在开关管开通的瞬间，初级线圈中会出现很大的电流，相应的线圈会产生很高的电压；在开关管断开的瞬间，初级线圈的部分能量停留在初级线圈中，无法导入次级线圈，这部分能量会在原边电路中的电容和电阻上产生衰减震荡。如果高频变压器两端的滤波电容容量不够大，或者高频特性较差，电容上的高频阻抗就会导致高频电流以差模的方式传导到交流电源中，从而产生传导干扰。

1.3 整流电路产生电磁干扰

工频交流电需要通过整流变成单向脉动电流，转换的结果除了直流分量外，还存在着一些高频谐波分量，这些高频谐波分量会导致输入功率因数变小，同时还会附带较大的THD，这不仅会对电网产生很严重的干扰，还会通过电源线造成射频干扰。

2 开关电源的电磁干扰抑制措施

2.1 屏蔽技术

屏蔽是我们日常生活中都能接触到的物理原理，包括中央一套《加油！向未来》的节目中验证了特斯拉线圈的实验。电磁屏蔽的原理是通过加装屏蔽体来削弱甚至完全阻挡电磁能量。在开关电源的电磁屏蔽中，分为两个部分：

（1）对产生电磁干扰的元器件进行屏蔽；

（2）对容易受到电磁干扰的元器件进行屏蔽。

开关电源中，产生电磁干扰的元器件一般是变压器、电感器以及各种功率器件，对于这些元器件的电磁屏蔽，可以使用铜板或者铁板围绕起来，从而削弱其产的电磁干扰。对于容易受到电磁干扰的元器件也可以采用相同的办法进行屏蔽。另外，还可以通过整体屏蔽的方法，使用强导电性的材料把开关电源整体都围绕起来，从而防止其中产生的电磁干扰向外扩散。在应用整体屏蔽时，需要注意以下两点问题：

（1）屏蔽材料的接缝、电线以及输出端子的接口都很容易发生电磁泄漏，在应用整体屏蔽时需要着重处理；

（2）整体屏蔽需要将开关电源整体围绕在屏蔽体中，这就会导致散热出现阻碍，相应的，设备成本也会增加。

2.2 滤波技术

通过《整流和滤波》部分的学习，我们可以知道滤波技术可以应用到开关电源传导干扰的抑制中。通过学习其他资料了解到开关电源的传导干扰包括共模干扰和差模干扰两种，共模干扰出现在相线和地线以及中线和地线之间，共模干扰的电流会在相线和中线内部同时出现，大小和方向都相同。差模干扰出现在相线和中线之间，差模干扰的电流同样会在相线和中线内容同时出现，大小相同，但是方向相反。滤波技术无论是对差模干扰还是共模干扰都有很好的抑制作用，由于共模干扰和差模干扰一般会同时出现在开关电源传导干扰中，所以在加装滤波器时一般会将共模滤波和差模滤波同时考虑在内。实践发现，对于内阻较高的干扰源，滤波器输入阻抗需要设计低值，对于内阻低的干扰源，滤波器输入阻抗需要设计高值；负载电阻高时，滤波器输出阻抗需要设计低值，负载电阻低时，滤波器输出阻抗需要设计高值。

2.3 接地技术

接地技术是广泛应用的一项物理技术，同时也是漏电保护中很常用且效果很好的一种技术。开关电源中的接地属于屏蔽接地。在设计屏蔽接地时，需要注意以下几个方面。

（1）开关电源的接地包括交流接地和直流接地，必须将两者严格分离，一般采用浮地技术将开关电源的直流地和交流地分隔开，从而来屏蔽交流电源地线所产生的干扰。

（2）功率地和弱电地要分开。功率地应用于是负载电路或者功率驱动电路，电流和电压都很大，因此很容易产生干扰，必须和其他弱电地分隔开。

（3）地线直径尽量大。直径小的地线会导致接地电位随电流变化而变化，从而进而影响抗噪声性能。

2.4 电路措施

开关电源干扰抑制中的电路措施包括吸收电路、软开关技术以及器件选择。

（1）开关电源中电磁干扰的产生主要是忧郁电压和电流的短时间大幅度变化，因此，在抑制电磁干扰时，可以通过设计吸收电路，分散能量，降低电路中的电压和电流变化幅度。

（2）在原有的硬开关电路中设置电感和电容，通过其谐振特性，能够有效减少电压和电流的重叠，从而降低电磁干扰。

（3）在开关电源设计中，尽量选择不容易产生、传导以及辐射电磁干扰的元器件。

开关电源的电磁干扰一直是影响电路性能的一大问题。通过资料的学习和分析，在开关电源的电磁干扰抑制中可以结合实际情况综合使用多种电磁干扰抑制措施，这样才能发挥最大的作用，有效保证电子设备的正常工作。

参考文献

[1]左琛，胡莹，常越.开关电源中电磁干扰的产生及其抑制[J].电力电子技术，2015（01）：33-34.

[2]周伟英，丘水生.开关电源电磁干扰抑制技术[J].低压电器，2015（19）：52-53.

[3]梁安平，王银乐.开关电源抗电磁干扰的研究与分析[J].电源世界，2014（07）：35.

第7篇：开关电源的设计原理范文

关键词：LM2596 STM32 反馈闭环 数控开关电源 远程控制

中图分类号：Tp302 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）04-0080-02

1 数控开关电源的方案设计及电路设计

本设计中的数控开关电源[1，2]主要为了输出1.2～24V，负载电流不低于3A，并且实现连续精确可调，调整分辨率不低于0.1V。通常，一个开关电源需要接入220V交流电，并通过变压器AC/DC整流转换，以输出低压直流电，然后再利用反馈型降压稳压开关芯片进行控制和电压调整。由于市场上现有的220V转24V技术已经非常成熟，比如常见的开关电源和电源适配器，因此本设计中将着重设计后端数控降压部分，前段整流部分将用常用开关电源替代。为了实现输出电压的数字控制，必须使用单片机来控制降压稳压开关芯片，单片机再通过串口跟PC主机通信。单片机将使用目前较为流行的32位单片机STM32。

1.1 反馈脚的数控设计

由于单片机主要完成的工作是对比功能，即将LM2596的输出电压值与所需值对比，然后进行相应的反馈脚控制，因此，可以使用运放来替代这部分工作。可以使用运放减法器电路来实现对比做差。由于一般单片机的DAC输出不会高过工作电压，如5V或3.3V，因此在运放减法器前，还必须进行线性放大，也可以使用运放搭建。

1.2 LM2596与运放[4]构成的电路

其中，LM2596引脚1接24V开关电源输入，右端端子JP2的1，2分别接单片机DAC输出以及开关OFF控制。

1.3 STM32最小系统

系统中的STM32单片机最小系统包括STM32单片机芯片、复位电路、石英晶振时钟电路。

除此之外，最小系统中还包含JTAG仿真、下载电路，用于程序测试仿真以及下载；4个LED灯电路，用于显示STM32运行状态，或者其他需要显示的用途。

2 下位机程序设计

本设计中的下位机STM32所需完成的功能主要为以下几个：

（1）与PC主机串口通信[3]；

（2）控制LM2596输出的开和关；

（3）控制LM2596输出的电压值；

（4）保存和读取设定的电压值，以便下一次启动后默认输出电压为关机前的输出电压；

（5）由于电源需要很高的可靠性，而STM32也有可能会死机，因此需要加入看门狗，让它死机自动重启[5]。

对于功能1，采用MAX232进行电平转换，然后用串口转USB线转为USB接入PC机。单片机通过该串口即可进行通信。由于串口属于底层的通信方式，因此单片机软件中需要做串口数据的校验、格式对准、自动应答等功能。

对于功能2，采用一个单片机IO管脚和一个开关三极管来控制LM2596的ON/OFF管脚，即可实现输出控制。

对于功能3，根据前一章电路设计的原理，单片机只要改变相连DAC的电压输出，即可直接改变LM2596的输出电压。这里需要注意，并不是所有STM32都有DAC输出，需要选择具体的型号。本设计中，使用的是STM32F103RC，带有两个DAC输出。

对于功能4，由于没有外接片外EEPROM芯片，因此只能利用STM32片内的FLASH进行数据掉电保存。同时，FLASH中也会保存有程序本身，因此必须要将两块数据区域隔离开，否则会进行数据覆盖。通常，程序数据从FLASH的低段开始写入，因此保存的数据可以写入在FLASH最高段，这样就不会互相覆盖。同时，烧录程序时，也需注意不要将整个FLASH擦除，否则烧录前保存的数据也会被擦除。

对于功能5，可以打开STM32的独立开门狗，并设置喂狗时间，超时后自动重启。

当DAC的参考电压为VREF的时候，DAC的输出电压是线性的从0～VREF，12位模式下DAC输出电压与VREF以及DORx的计算公式如下：

DACx输出电压=

3 测试结果与分析

由上述分析可得VOUT与数字量DA中间的关系表达式：

实际输出电压如图4所示，为20.5V，与理论值很接近。

证明该电路设计输出电压精度已达到设计要求。

参考文献

[1]琦玮，李树华.开关电源的原理与设计[J].内蒙古大学学报（自然科学版），2003，（04）：15-20.

[2]降靖，魏琳.开关电源基本原理、发展和趋势[J].光盘技术，2008，（08）：8-10.

[3]卢超.单片机同PC机通信的一种新方法田.矿山机械[J]，2007.04.

第8篇：开关电源的设计原理范文

关 键 词 开关电源；有源功率因数校正；单周期控制

中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-040-1

开关电源广泛的应用于工业、通信、电力、军事、生活等各个领域。随着越来越多的开关电源接入电网，其对电网的谐波危害日益严重，严重影响了电网的安全运行，降低电源的使用效率。采用有源功率因数校正技术（Active Power Factor Correction，APFC），实现开关电源的“绿色化”，降低电源对电网的谐波污染是电源接入电网的必要前提。

采用单周期控制的有源功率因数校正技术，能够将输入电流的波形校正为与输入电压同相的正弦波，提高整个系统的功率因数，降低电源对电网的谐波污染。

1 单周期控制的APFC技术

APFC技术的基本原理为在不可控整流桥与滤波电容之间加入一个合适的功率变换电路，常用的为BOOST变换电路或者BUCK电路，通过控制变换电路中开关管的通断，来控制电感电流的大小，进而控制交流侧输入电流的大小，将输入电流校正成为与输入电压同相的正弦波。

采用单周期控制技术，通过设置输出滤波电容大小，可以使得输出电压基本保持不变。图1为采用单周期控制的Boost型APFC电路的原理框图。

2 关键参数设计

电路的实验条件如下：额定功率250 W，输入单相交流电压120 V～250 V，频率50 Hz，输出直流电压400 V，开关频率50 KHz。以下为电源中关键参数的设计。

2.1 升压电感设计

在BOOST电路中，升压电感主要起到储能作用。在Ton期间，L上的电压为Ui，电流增量为 ，在Toff期间，L上的电压为Uo-Ui，电流减少量为IL（-），其中：

2.2 输出滤波电容设计

输出电容的选择应考虑以下因素：输出电压的大小及纹波值等效串联电阻的大小，容许温升等众多因素。此外，在输入交流电断电的情况下，电容容量足够大以保证一定的放电维持时间。在这些需要考虑的因素中，电容维持放电的时间需要的电容值最大，即电容只要满足放电时间，就能满足其他的要求。

考虑到电解电容存在ESR的作用，因此采用多只电解电容并联使用。

3 仿真实验分析

使用MATLAB/Simulink对上述设计的电源电路进行仿真分析，对电路参数进行优化与改进，可以看出，由于BOOST变换器前端采用不控整流加大电容滤波电路设计，只有当电源电压绝对值高于电容电压时二极管才能导通，从而有电流流过，其他时间二极管截止，电容放电，输入电流为零。因此，当输入电流为尖峰状，其中含有大量的奇次谐波，且与输入电压不同相，此时电源对电网造成严重的谐波污染，且电源的功率因数很低。而采用单周期控制技术，迫使输入电流跟随输入电压变化，使二者均为正弦波，且二者同相位，输入电流中含有的谐波大多为幅值较小的高次谐波，低次谐波的含量很少，大大减少了电源对电网的谐波污染，电源的功率因数可以达到0.99以上，提高了电能的利用率。

4 结论

基于单周期控制技术，对BOOST型APFC电路的关键参数进行了设计，并使用MATLAB/SIMULINK完成了电路的仿真实验。实验结果表明，采用单周期控制的有源功率因数校正技术，可以有效的将开关电源中输入电流的波形校正为与输入电压同相的正弦波，大大减少了电源对电网的谐波污染，提高了系统的功率因数。电路具有响应快、控制效果好、容易实现等优点，具备很强的实用性。

参考文献

[1]胡宗波，张波，胡少甫，邓卫华.Boost功率因数校正变换器单周期控制适用性的理论分析和实验验证[J].中国电机工程学报，2005，25（21）：19-23.

第9篇：开关电源的设计原理范文

【关键词】开关电源 可靠性 三防设计

随着科学技术的进步，开关电源已经应用于人们生活的方方面面，人们对开关电源的的可靠性要求也在不断的提高，开关电源的可靠性是保证设备正常运行的关键。为此如何设计出可靠性性能高的开关电源成为相关研究者重点研究的方向。

1 开关电源可靠性设计

1.1 供电方式的选择

集中式供电系统和分布式供电系统是开关电源主要两种供电方式，其中集中式供电系统会由于输出间和传输距离不同的偏差，容易造成压差，给整个供电的质量造成影响，另外，集中式供电系统采用一台电源集中供电，一旦该电源发生故障就会影响整个供电系统，分布式供电系统相比集中式供电系统供电质量具有一定的优势，其供电电源和负载距离比较近，能够有效改善动态响应特性，除此之外，还具有能源损耗小，传输效率高，节约能源的优点，因此分布式供电星相比集中式供电具有一定的可靠性。在设计开关电源时，出于可靠性的考虑，通常都应用分布式供电系统，

1.2 电路拓扑选择

开关电源的拓扑的结构非常多，有推挽式、半桥、全桥、单端正激式，单段反激式，双管正激式，双单端正激式、双正激式等八种拓扑结构，双桥或者半桥正激式电路开关能够满足电源最大的输入电压，所以在选择开关管时比较容易，单端反激式、单端正激式、推挽式双端正激式、电路拓扑，其开关管的承受电压大约是2倍的输入电压，给开关管选择带来很大的困难。全桥拓扑结构和推挽式拓扑结构容易出现单向偏磁饱和现象，容易造成开关管损坏，半桥电路本身具有自动抗不平衡的特点，可以有效改善开关管损坏的现象。所以根据拓扑结构的特点，为了保证开关电源的可靠性通常选用双管正激式电路或者半桥电路。

1.3 控制策略

电流型PWM控制主要是中小功率电源中应用的方法，其在电压控制方面具有以下优势：

（1）比电压型控制速度快，并且不出出现电流过大损坏开关管的现象，降低了短路故障和过载现象；

（2）比电压型纹波稳定；

（3）容易补偿，环路稳定；

（4）快速的瞬态响应和优良的电网电压调整率。经过实践证明50W开关电源采用电流控制，输出纹波大约为25mV，远远比电压控制型优良。

硬开关技术往往会受到开关损耗的影响，一般情况下，其开关频率都在350kHZ之下，利用谐振原理的软开关技术，可以将开关的损耗降低到零。软开关技术具有谐振变换器和PWM变换器的优点，可以应用于大功率带能源中。

1.4 元器件

元器件能够直接影响开关电源的可靠性，通常开关电源中元器件失效主要有以下几种原因。

1.4.1 质量问题

制造质量出现问题，解决的方法只有一个就是严格的选择元器件，避免不成熟、劣质的元器件投入使用，选择有知名度的厂家，最大限度的避免因元器件质量问题影响开关电源的可靠性。

1.4.2 器件可靠性问题

器件可靠性是常见的基本失效问题，主要和元器件的工作应力水平有关，因此需要选择可靠性良好的元器件，在选择元器件时将早期失效。密封性能不合格。稳定性差、电参数不合格、外观不合格的元器件剔除。在应用元器件之前进行非破坏性试验进行筛选，通过非破坏性试验可以明显降低元器件可靠性的问题，在进行非破坏性试验时需要让普通电容器和电阻在室温条件下，严格按照技术要求进行测试。

1.4.3 设计问题

为了有效降低设计问题导致的元器件失效，因此在选择元器件时最好选用硅半导体，尽量少用褚半导体或者避免使用褚半导体，；最好使用集成电路，尽可能降低分离器件的数目；尽量使用玻璃封装或者金属封装、陶瓷封装的器件，杜绝使用塑料封装的器件；设计的原则一般是不使用电位器，但是如果无法避免，就需要对电位器最好封装措施，对于在恶劣环境下。例如潮湿、烟雾等，在设计时不要选用率电解电容，由于铝电解电容自身的特性，导致其容易在恶劣的环境中发生腐蚀，进而影响设备的正常运行。在航天设备中应用的元器件因为常常受到空间粒子的影响，容易导致铝电解电容发生分解。因此在选择时尽量不要选用率电解电容。

1.4.4 能源损耗问题

能源损耗问题和元器件的工作应力没有关系，主要和元器件的工作的时间有关，例如铝电解容易如果长时间运行，铝电解电容的电容液就会会被破坏，相应的电电容容量就会降低，电解液没损失40%，电容量就会下降20%。如果点容易的芯子出现干涸，就无法在继续运行，因此为了避免这种情况的发生，在设计开关电源时，最好注明率电解电容的更换时间，在使用达到更换时间时，强制对其进行跟换。

1.5 安全设计和三防设计

安全性是开关电源重要的一项性能指标，如果开关电源不具有安全性就不可能实现预定的功能，还特别容易发生安全事故，从而导致发生无法挽回的重大损失。因此开关电源必须要具有很高的安全性，那么在设计开关电源时，需做好防止触电烧伤的措施，对于防触电可以将输出端设计为空，对于防烧伤控制其暴露在外面的机壳以及散热性等零件不要让去其温度超过60度。在开关设计时，密封的要求也非常高，因此对于要求密封的器件做好相应的密封措施了对于暴露在空气中的结构，不要设计凹陷的结构，做好防潮防腐蚀措施，对于开关的电源结构可以应用密封或者半密封的形势隔绝不利的因素，在组建表面涂覆准用的防潮、防霉菌、防盐雾氢气，避免任何对开关电源不利的因素，保证开关电源的可靠性。

2 结束语

开关电源的可靠性和开关电源设备的性能息息相关，因此保证开关电源的可靠性保证开关电源的设备的正常运行，选择合适的元器件，合适的拓扑电路没做好安全设计和三防设计可以有效提高开关电源的可靠性。

参考文献

[1]姚洪平，刘亿文，薛晨光.开关电源可靠性设计研究[J].电子制作，2013，17：39.

[2]刘志雄.开关电源可靠性设计探讨[J].现代商贸工业，2010，09：325-326.

[3]黄永俊，张居敏，胡月来.开关电源可靠性的设计[J].农机化研究，2005，02：147-148.