车载电源系统开关电源的设计
目前世界各国正在研究48VDC汽车用电源系统，欧共体计划从2008年开始采用4 8VD C电源系统。如何在48VDC电源系统下兼容12VDC电子设备成为了一个课题。通过线性稳压电源实现48VDC／12VDC的转换会产生很大的功率损耗，缺点明显。
本文提出了一种具有过载和短路保护的车载电源系统的开关电源设计方案。该方案采用单端反激式结构实现48VDC／12VDC的转换，输出电压稳定，波纹小，不间断，性能可靠且电源损耗小。
UC3842的保护电路设计
1 UC384g的典型应用
UC3842是高性能的单端输出式电流控制型脉宽调制(PWM)芯片，其典型应用电路如图1所示。
2 过载保护原理分析
当出现输出短路时，输出电压会下降，同时为UC3842供电的反馈绕组也会出现输出电压下降。当输入电压低于10V时，UC3842停止工作，开关管截止。短路现象消失后，电源重新启动，自动恢复正常工作。
但由于在高频关断的时候会出现很高的尖峰电压，即使占空比很小的情况下，电路中7脚的输入电压也可能不会降到足够低，过载保护电路并不总能有效的响应所出现的过载情况，对整个系统的性能会产生不良的影响，存在着一定的安全隐患。
3 过流保护原理分析
当电流取样端3脚上的电压值超过电流检测比较器负端的电压时，可以使脉宽调制锁存器输入复位信号，开关管于是被关闭。这样峰值检测电路限制输出的最大电流，起到了一定的保护作用。
但是随着开关频率的升高，可能会出现开关电源处于连续模式下，也就是每个开关周期的初级电感电流是从一定的幅度开始增长，这样会产生分谐波振荡。这种不稳定性和稳压器的闭环特性无关，它是由固定频率和峰值电流取样同时工作引起的。图2说明了这样的现象。
如图2所示，在t0时刻，开关管被导通，这时初级线圈电流以斜率m1上升，该斜率是输入电压和电感的函数。在t0时刻，电流取样输入到达了电流检测比较器的门限，将导致开关管关闭，电流以斜率m2衰减，直到下一个开关周期的到来。如果有一个扰动加在电流检测比较器的门限电压上，产生了一个小的△I(如图2中虚线所示)，就会发生不稳定的现象。在一个固定的振荡周期内，电流衰减时间减少，最小电流在开关管导通时刻(t2)上升了△I+m,／m1。最小电流在下一个周期(t3减小到(△I+m2／m1)·(m2／m1)。在每一个后续的开关周期内，该扰动都会与(m2／m1)相乘，在几个开关周期交替增加和减小初级线圈电流，也许若干个开关周期后电流会减小到零，使这个过程重新开始。如果m2／m1大于1，系统将不稳定。
4 保护电路的改进
如图3所示，本设计针对UC3842典型应用电路的过流、过载保护电路做出以下改进。
在反馈绕组的整流二极管回路串一个电阻，它和电容C2组成RC滤波网络，对开关管开通瞬间时的尖峰电压起到了滤除的作用。这样，由于尖峰电压的减少，当短路现象发生时，反馈绕组输出的电压会有效的降低，UC3842会停止工作直到短路现象解除。
对过流保护电路进行斜率补偿。补偿斜率从RT、CT振荡器产生，加到电压反馈端，以提高误差放大器输出的斜率补偿。如图3所示，误差放大器的输出是具有m3斜率的斜坡，经过两个二极管后被电阻分压，然后输入到电流检测比较器的负端作为过流保护电路的控制电压。这样通过电流检测比较器和脉宽调制锁存器的配置保证了在任何一个振荡器周期中只有一个单脉冲出现在输出端。当出现过载或者输出电压取样丢失等异常工作情况，内部比较门限会被限定在1V，而不会出现电路失调的情况，
图4显示了通过在控制电压上增加一个与脉宽调制时钟同步的人为的斜坡，可以在后续的开关周期有效的抑制由于AI扰动而引起的不稳定。该补偿斜坡的斜率(m3)必须等于或者大于m2／2才具有稳定性。通过m3斜率的补偿，初级线圈电流会被控制电压所抑制，紧跟控制电压的幅度。
实验结果
表1为输入电压在30～50V波动时，输出电压的波动情况，表2是负载电流在10～500mA变化时，输出电压的波动情况。由表1的数据可得到电压调整率So<0．3％。由表2的数据可得到输出电阻Ro<0．4Ω。
结论
本文所提出的是一种结构简单、性能稳定的单端反激式结构开关电源设计方案。由于采用了“斜率补偿”的过流保护方式，性能更加稳定可靠，电压调整率低、输出电阻小、纹波低，功率损耗低，系统安全系数高，实现对车载电源系统的供电，对提高汽车整体性能大有益处。本设计已经成功应用于武汉理工大学智能信息系统研究所自行设计的车用直流无刷电机控制器的电源系统中。
同时，本文所提出的DC／DC方案也适用于其他直流供电电源的应用设计。由于其性能稳定，纹波小，对采用微控制器的数字控制系统的供电电源设计有一定的借鉴意义。
作者：廖传书 程 鑫
摘要：随着20世纪末全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它是一种较理想的稳压电源。正因为如此，现代电子产品几乎渗透到了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。
关键词：电源设计 仿真及应用
1 设计要求
1.1 目的和要求 开关电源通常是由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成的，指利用现代电子电力技术，控制开关接通和断开的，维持稳定输出电压的一种电源。随着电力电子技术的高速发展，各种电子设备开始充斥人们的生活，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，被广泛应用在程控交换机、通讯等设备中。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，同时也为开关电源提供了广泛的发展空间。
1.2 性质 开关电源的性质有以下几点：
1.2.1 宽电压工作范围。开关电源适用的交流电源范围很宽，当输入的交流电压在85～265V之间变化时，均可正常稳定地输出设备所需要的直流电压，输出电压的变化小于2%。因此，开关电源特别适用于电网电压不稳定、波动较大的地区。
1.2.2 功率损耗小。由于开关电源工作频率高，一般都在20kHz以上，因此滤波元件的数值大大减小，从而减小功耗，特别是开关管工作在开关状态，不需要加很大面积的散热片，目前空载功耗可以做到小于0.3W，甚至更小，较小的功率消耗使机内温升较低，机内电子元器件可以长期稳定工作，因此采用开关电源，极大地提高了整机设备的稳定性和可靠性。
1.2.3 体积小且重量轻。开关电源适配器使用的元器件虽多，但没有使用体积大、比较重的线性电源变压器，节省大量的漆包线和硅钢片，故实际体积和重量比低频线性电源适配器小得多，且轻得多。
1.2.4 安全可靠。无论哪一种类型的开关电源，其电路中都设置了各种保护电路（如过压保护、过流保护、短路保护、过温保护、欠压保护、尖峰脉冲抑制电路等）。当开关电源本身或者负载设备发生故障时，相关保护电路均会启动工作，自动切断输出，且反应灵敏、可靠。因而开关电源产品很安全，方便使用。
2 开关电源设计的综述
2.1 开关电源设计的组成及结构 开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部分组成。
2.1.1 主电路。冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分。输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。
2.1.2 控制电路。一方面控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定；另一方面，提供控制电路对电源进行各种保护措施。
2.1.3 检测电路。提供保护电路中正在运行的各种参数和各种仪表数据。
2.1.4 辅助电源。实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。
2.2 开关电源设计的优点 开关电源优点：辅助。①功耗小，效率高。在开关电源电路中，晶体管的转换速度很快，一般频率在50kHz左右，甚至在一些发达国家频率能够达到1000kHz。其高频率的特点导致其具有功耗小、效率高的优点。②体积小，重量轻。原本笨重的工频变压器不存在开关电源的原理框图。③稳压范围宽。通过调频或调宽可以控制输入信号电压。
2.3 开关电源设计的缺点 开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰。在一定情况下，开关电源产生的交流电压和电流通过电路中的其他元器件会产生尖峰干扰和谐振干扰，这些干扰如果不采取必要的制止措施，很可能影响整机的正常工作。
3 原理图及电路原理分析
3.1 开关电源的原理框图 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成分的直流电压，该电压进入高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
3.2 开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用的较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
3.3 开关电源分析 自激式开关稳压电源是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。
3.4 稳压电源 电源是整机能源的提供者，稳定的电源是提高系统性能指标的前提条件，为了保证电源部分不对性能指标造成影响。首先，是采用性能优良的集成稳压电路；其次，是采用大小功率电路分开供电。
4 开关电源设计的优化
4.1 优化的概述 各种电子设备不可缺少的一个组成部分就是电源，它性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作，因此，电源设计是硬件工程师必须掌握的基本技术之一。
4.2 产生干扰的原因 ①电磁干扰的产生与传输。电磁干扰传输有两种方式：一种是传导传输方式，另一种则是辐射传输方式。②电磁干扰的产生机理。从被干扰的敏感设备角度来说，干扰耦合又可分为传导耦合和辐射耦合两类。传导耦合按其原理可分为电阻性耦合、电容性耦合和电感性耦合三种基本耦合方式；辐射耦合除了从干扰源发出的有意辐射外，还有大量的无意辐射。③电磁干扰控制技术。滤波：在设计和选用滤波器时应注意频率特性、耐压性能、额定电流等。屏蔽：电磁屏蔽按原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。接地：接地有安全接地和信号接地两种。搭接：只有良好的搭接才能使电路完成其设计功能，使干扰的各种抑制措施得以发挥作用。布线：应选择合理的导线宽度，采取正确的布线策略。
4.3 对产品的材料精益求精 电路和器件的选择 目前市场上的电源开关都广泛地采用了工程塑料（即人们通常所说的PC材质），塑料的好坏主要看塑胶件表面光泽是否鲜亮，好的工程塑料不会出现气泡、裂纹和明显变形等缺陷，用力触按的时候具备良好的韧性。
4.4 改善开关电源设计的环境 以下几点是为直流开关电源的多种保护电路：①过电流保护电路。在直流开关电源电路中，为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。②过电压保护电路。直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。③软启动保护电路。④过热保护电路。
4.5 完善参数的设定 在电力电子各种电源系统中，开关电源技术处于核心地位。开关电源的技术概括为以下四个方面：①高频化。理论分析和实践经验表明，电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。②模块化。模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。③数字化。现在数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点。④绿色化。开关电源需要绿色化。
5 对开关电源的总结和趋势
开关电源设计给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了开关原先的性能。诸如红外线感应开关电源、开关稳压电源、单开关及双开关电源等，甚至各种智能型电源开关等，所有这些都是以电源为基础的。因此研究开关电源设计的仿真及应用，有着非常现实的意义。
参考文献：
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作者简介：陈志明（1984-），男，福建漳州人，副主任，初级助理工程师，研究方向：电子工程。
作者：陈志明
【摘要】随着便携式电子器件的应用日益广泛，多功能作为便携式的电子器件的一项特色也不断地遇到新的挑战。开关稳压电源具有集成度高、外围电路较为简单、电源转换效率高等优点，在各种电子产品中得到广泛的应用。本文对开关电源进行了设计。
【关键词】开关电源;主电路;控制电路
1.引言
开关电源是指通过控制开关晶体管开通和关断时间的比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源被人们誉为十分高效节能的电源，它代表稳压电源发展的方向，现已经是稳压电源主流产品。开关电源的内部重要元器件均运行在高频开关的状态，本身消耗很低的能量，其电源的效率可以达到百分之八十到九十，是普通的线性稳压电源效率的将近两倍。开关电源也被叫做无工频的变压器电源，它利用体积很小高频的变压器以实现电压的转变和电网隔离，不仅可以去掉十分笨重的工频变压器，而且可使用体积很小的滤波元件以及散热器，这就为研究和开发的高效率、高可靠性、高精度、体积小、重量轻的开关电源打下了坚实的基础。
2.开关电源的实现方案研究
2.1 开关变换器的拓扑结构
现代直流稳压电源可分为直流稳压开关电源和交流稳压开关电源两大类，前者可输出质量相对较高的直流电压;后者可输出相对质量较高的交流电压。本研究课题的研究范围属于前者的，直流变换器按照输入与输出间是否含电气隔离，可以分成两类：无电气隔离的直流变换器称为不隔离的直流变换器，具有电气隔离的直流变换器称为隔离的直流变换器。
不隔离的直流变换器根据使用的有源功率器件的个数，可以分为单管、双管以及四管共三大类。采用单管的直流变换器共有六种，包括降压式(Buck)、升压式、Cuk、Zeta、升降压式和Sepic等。这六类单管式变换器当中，降压和升压式是最为基础的，另外四种则是衍生出来的。双管式直流的变换器中有双管式串接的变换器。全桥式直流的变换器是通常用的四管式直流的变换器。隔离直流的变换器同样可以根据所用开关的器件个量进行分类。单管的包括正激式和反激式两类。双管的有正激、推挽、反激和半桥四种。四管式直流即全桥式直流。隔离直流通常使用变压器来造成输入以及输出间的电气隔离，变压器其本身就具有变压功能，将有利于扩展变换器的使用范围以及利于完成多路不同的电压或者多路相同的电压输出。
2.2 开关变换器的软开关的技术
PWM技术已经在电力电子电路中得到了日益广泛的应用，一般说来是指在开关变换的过程中保持开关频率的恒定，但通过改变开关接通时间的长短，使负载变化时，负载上电压输出变化却不大的方法。但这种开关技术是一种“硬开关”，也就是开关管的通断控制与其上流过的电流以及器件两端所加的电压并无关系，功率开关管的开通、关断在器件上的电流或电压不等于零的状态下强迫进行，开关损耗很大。特别是现代电力电子技术正向频率更高的方向发展，PWM硬开关技术将使得开关损耗成为高频化发展的显著障碍。
高频软开关技术大致可以分为以下三大类：
(1)谐振式变换器(串联谐振，准谐振，并联谐振和多谐振);
(2)有源钳位的ZVS单端变换器;
(3)零开关--脉宽调制变换器(ZVS/ZCS-PWM、PSC FB ZVS-PWM、ZVT/ZCT-PWM变换器);根据本研究课题所探讨的电源功率大，开关频率高的特点，选用串联谐振变换器等这类谐振变换器和零开关PWM DC/DC全桥变换器以实现软开关，则较为适合。下面以这两类中较为典型的移相全桥ZVS-PWM变换器和串联的谐振式变换器为例，对这两类变化器的特点进行综合比较。
2.3 移相全桥ZVS-PWM变换器与串联式谐振变换器相互比较
谐振式变换器包括串联谐振式和并联式，在谐振的变换器中，谐振元件一直谐振工作，可参与能量变换的全过程。串联式谐振的变换器可实现开关管软开通或者软关断，改善开关管的工作条件;这类的基本控制方式是调频控制;变换器回路电流近似为正弦波，它的EMI小;但同时存在以下缺点：
(1)开关器件通态电流或断态电压的应力较大。对于在电压模式下的谐振开关，开关于零电压下所进行的开通与关断所承受的断态的峰值电压可为其输出电压值的两倍还要多，对于电流模式，则通态的电流峰值可达到输出电流值的两倍还多，通态损耗比较大。
(2)开关的器件工作频率并不为恒定。采用调频的方式控制，当电源或者负载变化，便只能依靠改变开关的器件的运行工作频率来调节相关的输出的电压值，使频率的变化范围很大，以致对功率变压器、输入、输出滤波器的设计以及优化均难以进行，且频率大范围变化并不利于与下级变换器的同步。
3.开关电源的主电路设计
3.1 高频变压器的设计
开关电源主电路主要是处理电能，也就是功率变换。主电路主要包括输入滤波电路、高频变压器、逆变电路、输出滤波电路等部分。主电路的设计一般在整个电源设计过程中具有最为重要的地位。
变压器是开关电源中的核心元器件，许多其他主电路的元器件参数设计均考虑了变压器参数，因此，应首先对变压器进行设计制造。高频的变压器在运行时电压、电流均不为正弦波，因此，工作的状况与工频并不一样，计算公式也不尽相同。需计算的参数包括铁心的尺寸、导体的截面积、各绕组的匝数及其结构等，它们的基础参数是工作电流、电压和频率等。
3.2 输入端整流式滤波电路设计
交流的输入一般使用包括单相输入和三相式输入(包括四线方式和无中线的方式)。对于中大功率的场合，考虑到单相整流电压相对三相整流电压要低得多，使DC-DC电路电流变大，功耗也增大，单相整流和三相整流比较而言直流脉动也比较大，因此，采纳三相输入，故本设计中输入部分使用三相的无中线的控制方式，经过功率控制的二极管形成三相的桥式的整流器以输出脉动的直流波形，并且在整流器的输出端接上LC滤波网络，使脉动电流变成平滑的直流。
输入滤波电容(C1)主要功能是起到滤波以及使得输出直流电压变得平滑，并减小脉动作用，故输入端滤波的电容的挑选是相当关键。一般情况下，输入滤波的电容值根据控制纹波来估算，也就是为了确保逆变电路供应稳定直流电压，滤波电路时间常数必须为纹波中基波周期的6倍以上，由此根据直流输入电压、电流推算出输入滤波电容值。
3.3 输出整流回路的结构设计
一般而言，输出整流回路包括两种，一种为四个二极管组成的单相式全桥整流，另一种是两个整流二极管组成的单相式全波整流。比较两者，全波式整流电路的二次绕组具有中心抽头，结构较为复杂;而全桥式整流相对于全波式整流多采用了两个二极管，成本较高，若输出的电流大，那么整流桥上的二极管总通态损耗也变大，影响了变换器的效率，但是对于波整流电路，二极管所经受最大的反向电压是全桥整流电路值的两倍。通过以上的考虑，当输出的电压较高，且输出的电流较小时，一般采取全桥整流的方式;而输出的电压比较低，且输出的电流较大时，一般使用全波整流的方式。结合本课题所研究的情况，输出整流电路选用单相的全桥整流电路。
3.4 功率开关器件的选型设计
目前，在高频开关电源中使用最为广泛的功率开关器件是MOSFET和IGBT，在功率转换的应用中，MOSFET的导通损耗与开关损耗之比约为3:1,而相比之下的IGBT的导通损耗与开关损耗之比约为1:4。MOSFET较高的导通损耗是由较高的RDS(on)引起，而IGBT较高的开关损耗是由关断时电流拖尾所导致的。相比较而言IGBT的开关速度是低于功率MOSFET的，目前开关速度最快的IGBT的开关频率可以达到150kHz(IR公司的开关频率可高达150kHz的WARP系列400～600V IGBT)，而MOSFET的所能达到开关频率则比IGBT高出许多，且在开关频率很高的时候，IGBT的开关损耗比MOSFET要大，故本课题研究采用MOSFET作为逆变电路的功率开关器件。
通常，若主电路工作在硬开关条件下，功率开关管的额定电压常常要求大于直流母线电压两倍。而本电路工作在零电压开关的条件下，功率开关管额定电压可以适当降低一些，因此可选为600V。
3.5 附加谐振电感设计
通过研究移相全桥ZVS-PWM变换器可看出，开关的过程中，输出滤波电感是参与串联谐振的，它的能量很大，已可满足开关管的并联电容器进行充放电的需要，因此超前臂较易实现ZVS;但滞后臂于开关的过程中，变压器副边为短路，仅剩下变压器的原边漏感的能量可参与谐振，并不能快速完成其并联电容器充放电的过程，滞后桥臂达到ZVS相对较为困难。故为了促进滞后桥臂达到ZV S，我们可另外增设附加的电感量，从而为并联电容器充放电提供足够多的磁能。
4.开关电源控制电路设计
4.1 开关电源控制电路设计
开关电源的主电路主要任务是处理电能，而控制电路的主要任务是处理电信号，它控制着主电路中各个开关器件的工作，控制电路的设计质量对电源的性能甚为重要。一般由驱动电路，PWM控制电路，调节器电路及保护电路组成。
其中，PWM控制电路的作用是将于一定范围内不断变化的控制量模拟信号转换为PWM信号，通常集成的PWM控制器可将误差电压放大器(EA)，振荡器，PWM比较器，基准源，驱动，保护电路等常用开关电源控制电路集成在同一个芯片中，组成功能完整的集成电路，成为控制电路的核心。
4.2 移相PWM控制芯片UC-3879特性
这里UC-3879的系列IC是指UC-3875的改进产品，它是一个含软开关的功能的PWM式驱动器，采用移相开关方式调节半桥电路的驱动式脉冲的电压，同时控制了全桥式变换器的功率管，使固定的频率的脉宽调制器和谐振零电压的开关结合以具有相对高性能。此芯片除了可在电压模式工作，同时可工作在电流模式，并且具有快速的过流保护功能。UC3879可以独立编程以控制时间延迟，在每只输出级开关管导通之前提供足够的死区时间，为每个谐振开关区间里实现ZVS留有余地。
4.3 驱动电路设计
驱动电路是主电路与控制电路的接口，同开关电源的可靠性，效率等性能关系密切。驱动电路对快速性有较高要求，能提供一定的驱动功率，并具有较高的抗干扰和隔离噪声的能力。通常MOSFET的驱动电路包括以下三类：
1)使用光耦合器作为电气隔离的驱动电路，它由电气隔离及放大电路两部分构成，可以获得很好的驱动波形，但由于受到光耦响应时间限制，当开关频率较高时，驱动延时显著(为微秒级)，并且需要独立的驱动电源。
2)使用集成驱动芯片(比如IR2110)的驱动电路，根据自举原理，驱动高压侧和低压侧的两元件时，并不需独立电源，驱动延时较小(纳秒级)，适用的开关频率高，驱动波形理想。但是当MOSFET并联时，该电路驱动能力显得不足，需要增加放大电路。
3)使用脉冲变压器的驱动电路，它的电路结构简单而可靠，并不需独立驱动电源，延时小(为纳秒级)，适用的开关频率很高。本设计依据自身的特点，采用脉冲变压器来组成驱动电路，电路的结构简单，延时较小(经实验测定本电源驱动电路延时小于50ns),可靠性较高。
4.4 电源容量扩充的途径
自八十年代，伴随高频电源技术及新型功率器件的快速发展，大容量高频开关电源的研究和开发逐渐成为当今电力电子学的主要研究方向，并且派生了多个新研究方向。我们从电路的角度来考虑开关电源的容量扩充，将容量扩充技术分为二大类：
第一种，通过器件的串、并联增大电源工作电压或工作电流，以实现扩容的目的;
第二种，通过将多台单个电源并联，实现扩容和冗余设计的目标。
对于前者，器件的串、并联的方式中，需要特别处理串联式器件均压问题以及并联器件均流问题，考虑到器件的制造工艺以及参数离散性，限制器件相互之间的串并联的数目，同时串、并联的数量越多，那么装置可靠性将会越差。
对于后者，多台电源并联的技术是基于器件的并联技术进行大容量的可行方式，借助可靠电源并联技术，在单机的容量合适的情况下，可简单通过并联的运行方式得到非常大容量的装置，每台单机仅为装置的一个整理单元或一个相关的模块。大功率电源系统是由若干个较小的模块化电源形成的。在空间上，各个模块接近于负载，供电的质量高，采用调整并联模块数量以符合有差异的功率负载，设计较为灵活，每个模块可承受较小的电应力，开关频率将达兆赫级，从而提高系统的功率的密度。另外，模块化的电源系统突破了仅仅只有单个电源的功率限制，用户可如同搭建积木一般，按照电源功率进行最佳的组合，当某一个模块发生了故障，可热换掉此模块，这时其他的模块会均担此故障模块负载，并不影响整体系统工作，以提升系统安全，且方便维护，节省了投资。
4.5 开关电源电磁兼容的设计
随着电子电路不断向高密度高集成化的方向发展，我们对电源产品的要求越来越高。体积小、高效能、重量轻、高可靠性的“绿色电源”已不可避免地成为下一代电源产品的发展趋势。功率密度急剧增大将导致电源内部电磁环境日益复杂，由此产生的电磁干扰对电源及其周围的电子设备正常工作都产生威胁。同时随着国际电磁兼容法规变得日益严格，国内已经以新的3C认证取代了CCIB和CCEE认证，对开关电源在电磁兼容方面的要求更加详细、更加严格。目前，如何降低以致消除开关电源的EMI问题已成为全球开关电源设计师和电磁兼容设计师密切关注的问题。
电磁兼容(EMC)是说在十分有限的时间、空间和有限的频谱范围内不同的电气设备共同存在但却不会造成各个电气设备的性能下降，包括电磁敏感(EMS)和电磁干扰(EMI)这样两个方面。EMS是指电气设备抵御电磁的干扰方面的能力，EMI则指的是电气设备向周围环境发出噪声。某一台具有十分良好的电磁兼容的性能设备，将会既不会遭到周围的电磁噪声的影响，同时对周围的环境也不会形成较大的电磁干扰。
参考文献
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[2]丁道宏.国内外开关电源发展展望[J].电气时代,2000(10):14-15.
作者简介：
方传伟(1976—)，男，河南潢川人，大学专科，助理工程师，现供职于中石化中原油田分公司天然气处理厂，研究方向：电子电气。
李占丽(1979—)，女，河南淇县人，大学本科，技术主办，现供职于中石化中原油田分公司天然气处理厂，研究方向：装置设备管理。
作者：方传伟 李占丽
【摘要】鉴于太阳能电池板成本投入高、占地面积大和易受环境光照影响等特点，本次设计将尝试建立一种能够模拟光伏电池输出特性的计算机仿真模型，用以代替太阳能电池板进行光伏试验。
【关键词】光伏电池;大功率;特性曲线;模拟电源;仿真
1、光伏电池的数学模型方程
为了建立光伏电池的仿真模型，首先应考虑对象的基本特征方程，由于本次设计的基本思路是实现光伏电池的功率特性，故选择光伏电池的I-V特性方正作为本次设计的基本数学模型，如下式：
由于光伏电池的基本数学方程较为复杂，为了降低设计难度，优化建模结构，故考虑简化掉对光伏特性影响较小的参数。而对于一个理想光伏电池而言，其等效串联电阻Rs很小、并联电阻Rsh很大，在进行数学近似后，得到本次设计最终采用的I-V特性方程：
2.用PSIM搭建光伏电池仿真模型
在进行仿真模型建立前，首先选择恰当的仿真平台，仿真平台应满足本次设计理念，即具备结构精简，功能完善，仿真速度较快等优点。本文所选用的仿真平台PSIM是针对电力电子电路以及电力拖动的软件，其中的器件都基本采用理想模型，仿真计算速度较快，虽然不能直接分析复杂的电力电子开关过渡过程，但用户可以建立自己的器件模型，给建模带来了很大的灵活性，故在这次设计中选择PSIM作为仿真平台。
在PSIM平台上，将光伏电池I-V特性方程利用模拟电子器件进行电路搭建，并设计了相应的数学模块对光照强度、时间、温度、测量端口等试验变量进行模拟。在本次建模中，整个光伏模拟电源采用双闭环电流控制，通过采集负载端电压，查表得到参考电流，再与实际负载电流进行比较，得到的误差送入PI环节后再与三角载波比较，最后输出PWM波控制IGBT开关频率，使负载电流跟随变化。仿真模型如图2.1所示：
3、仿真结果验证
在完整仿真模型的设计建模后，利用计算机输出特性曲线，与光伏电池理论曲线进行比对，验证仿真模型的输出特性是否负荷实际理论。在仿真计算中，为体现光伏电池在自然界基本环境下的实际运用，我们利用已建好的仿真模型模拟了在不同光照强度下的I-V和P-V特性曲线，用以观察光照强度对光伏电池功率特性的影响。图3.1和图3.2即本次仿真特性曲线图，模拟出了光照强度分别为200W/m2、400W/m2、600W/m2、800W/m2和1000W/m2时的光伏模拟电源输出特性。
从仿真结果可以看出，开路电压Voc随光照强度的升高而增加，短路电流Isc和输出功率均与光照强度成正相关，符合太阳能电池输出特性。验证了本次设计所采用数学模型和建模思路的正确性。
4、结论
本次设计以光伏电池的工程数学模型和闭环控制理念为基础，设计了一套由Boost电路为主体的光伏仿真电源，并进行了自然环境条件模拟下的仿真实验。仿真结果表明，本次设计的仿真模型能够准确模拟光伏电池I-V特性和P-V特性，功率输出变化能够与光照变量相匹配，验证了仿真模型和建模思路的正确性和适用性，实现了本次设计的目标，即建立一款准确、高效的仿真模型来代替太阳能电池板进行低成本的光伏实验。
参考文献
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[3]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：北京化学工业出版社，2005.
[4]沈辉，曾祖辉.太阳能光伏发电技术[M].化学工业出版社，2005，9：21-36.
作者：王坤 王刚
【摘要】采用施密特觸发器成功设计一种基于BiCMOS工艺的振荡电路，振荡频率为700KHz。对设计的电路进行理论分析和仿真验证。结果表明，在2.7-5.5V电源电压下，振荡电路输出周期为1.43e-6s的方波，在温度-40-120度范围内频率稳定。
【关键词】电源管理;振荡电;路触发器
作者：谭传志 谭传武
摘要: 传统的电源插座长时间待机容易出现漏电、过载、短路甚至引起火灾等问题。本文作者设计了一种电源智能保护插座,它由传感器、单片机、无线通信模块,以及执行模块等几部分组成。传感器将检测到的电流传送给单片机,单片机根据设定的阀值来判断是否出于待机状态,从而发出相应的指令给执行模块,执行模块控制电源的通断,有效地解决了长时间待机所引起的问题。
关键词: 电源插座智能无线控制
1.前言
据专家估计,一台25英寸至31英寸的电视机待机每小时能耗在10瓦左右。保守估计,一台电视机一个月因待机用掉的电就达1.35度,一年累计是16.2度。所有家电产品加起来,每天平均损耗电量接近1度,一年超300度。同时,处于待机状态下的电器寿命大大降低,变相增加了使用电器的成本。火灾损失中有三成以上是由电气火灾引起的,其罪魁祸首多是连接电器的插座。究其原因,除了插座质量不过关以外,另一个重要的原因就是家电设备待机时间过长,导致超负荷工作而发生危险。电源智能保护插座既要解决这种“细水长流”的耗电问题,体现“节能环保”的理念,要提高电源插座的安全使用性能、方便人们使用。
2.设计要求及总体设计思路
2.1设计功能描述
电源智能保护插座具有如下功能:
2.2.1在待机状态下实现用电设备自动切断电源的功能,分闸状态,不消耗电能。合闸状态,产品自身耗电极小。
2.2.2在出现漏电、过载、短路等现象时,及时断电,保护用电设备和用户的安全。
2.2.3通过遥控去控制插座的通断。
2.2总体设计思路
电源智能保护插座在设计思路上考虑以单片机为核心,通过电流环采样来判断回路中电流的大小,然后将这个值传送给单片机,单片机根据设定的阀值来判断是否出于待机状态,从而发出相应的指令给执行模块,执行模块通过继电器来控制电源的通断。
3.硬件电路设计
硬件电路由电源模块、接收,以及发送模块、中心处理模块、开关驱动模块等组成,如图1所示。
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图1硬件电路结构框图
3.1电源模块
该模块为智能插座的控制电路提供电源。主要由智能插座插头引入220V电压,然后通过220V/9V小型变压器降压,整流桥整流,电容滤波,78LS05稳压后,给CPU、接收模块和发射模块等提供电源。
3.2接收模块
无线电脉冲序列接收模块采用ELC100。该模块采用超外差方式接收、解调,工作频率310MHz。对接收到的无线电信号经过解调以后,得到脉冲序列信号送CPU进行识别。
3.3发射模块
发射模块的主要功能是把CPU送出的数字脉冲序列以ASK方式调制成无线电脉冲序列发送出去。无线电脉冲序列发射模块选用ELC200发射模块。该模块工作频率为310MHz,发射有效距离为20m。为了避免发射模块不停地发射无线电脉冲序列,致使接收模块工作不正常,可以通过单片机来控制发射模块的开关状态。
3.4中心处理模块
中心处理模块作为整个插座的信息处理中心,主要完成无线电脉冲序列信息的识别、电器设备的控制和表示电器设备状态的无线电脉冲序列信息的发送等功能。该模块的核心CPU选用AT89C2051,它是一个有2KB可编程EPROM的高性能的通用微控制器,其资源可以完全满足该系统的使用。
3.5开关驱动模块
开关驱动模块的功能主要是实现弱电对强电的控制。双向可控硅具有双向导通功能,可以通过可控硅的控制极控制可控硅的通断。控制电路主要采用了继电器和可控硅等电子元件。该智能插座可以通过硬件跳线而获得12种不同的无线遥控插座编码,使家庭中的每个智能插座都有惟一的插座编码。
4.软件设计
采用软件解码是该智能插座的一个特色。出于对该智能插座的实用性要求,软件解码不但要求能够准确识别无线电脉冲序列信息,而且要求在编解码过程中对该序列的时间常数的确认具有一定的容错,这样才能满足系统的现场使用。在解码过程中,根据无线电脉冲序列的特点,我们采用T0定时器计时的方法,在主流程中不停地对无线电脉冲序列中的低电平段时间循环计时,当检测到时间常数大约为5600μs的低电平段时,就认为已经检测到了脉冲序列的帧头,可以对后面的脉冲数据编码进行辨识。对数据编码的辨识仍然采用T0定时器计时的方法,对各个不同数据编码的时间常数进行识别,然后通过与标准时间常数的比较,确定数据编码的值。系统的软件流程图如图2所示。
图2系统软件流程图
5.实验耗能分析
以一台25英寸的电视机为测试对象,分别连接到智能遥控插座和传统插座上,每天固定时间段看完电视后将电视机切换到待机状态,重复测试时间为14天,最终比较经过14天后采用两种不同插座后的电表读数,耗能分别为31度、250度。根据测试,与传统插座相比,智能遥控插座可省电大约25%。
6.结语
电源智能保护插座作为浙江经贸职业技术学院大学生创新扶持项目之一,充分考虑到了该插座的安全实性和实用性。在硬件方面,采取了电源、信号滤波技术,布线时尽量增加了地线的宽度,缩短了地线长度,增加了系统的抗干扰能力。在软件方面,采用了先采样后判断的软件编解码算法,增强了系统的可靠性。该智能插座已应用于一些教师和学生的家中,使用方便,工作可靠。
浙江经贸职业技术学院大学生创新扶持项目
作者：钟政银 张 立
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逆变电源开关电源设计基本常识
电源，用通常理解的话说：是一种可以为我们电子电器提供合适电压，电流，波形与频率的转换装置!比如：直流电源，可以理解为频率为零，波形为直线的电源。交流电源，可以理解为电压交替变换(正负在两电极间转换)，有频率，波形的电源!不管哪一种电源，我们都可以用微分积分数学把它在任一点时间内的值求解，且有唯一解!比如：方波，是有无数量级的正弦波组成，因此，方波可以分解为奇次谐波与牛次谐波!我们一般取值3次谐波就可以满足要求!占功率最大部分是基波。
由于我们现在的电源采用的变压器基本上为高频磁心，所以场效应管就成为主要的功率器件!大家都明白，场管是工作在开关状态的，所以以它作为功率管，电源输出的都是脉冲方波，因此场管为功率的电源都带有很大份量的谐波与基波!对于场管为开关功率管的电源，还要明白的就是：场管所生产的损耗90%是在开通志关断的时间内生产的，因为开通与关断时间内都有一个很大的瞬间电阻!所以解决开关电源问题，其实主要的工作就是如何减小开通，关断损耗，对于谐波，我们可以通过滤波器来解决!我们还有一点要明白的就是：场管对瞬间变化的电压很敏感，所以给它供电的电源必须电压要稳定!最后要明白的就是：它的栅极电阻很大，一点点电压就可以让其开通，基本上不要求有电流。所以场管是一种电压控制元件。
通过上述，我们明白到：要使用好场管：
1、供电电压要稳定。
2、控制好开通，关断损耗。
3、适当降低栅极电阻，防止误导通。
4、要有低通放电电路与速充电电路，因为场管是栅极有电容，其电容充电要快，放电也要快!所以要用图腾柱电路。
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我们要设计一款好电源程：
第一：确定你的电源功率与输入电压。由电源功率选择开关管的开关电流，变压器体积，输入电压确定开关管的耐压与变压器输入圈数。
第二：不管何种电压，电源功率，用到场管都要有低通放电与速充电电路。
第三：变压器要有吸收电路，把谐波吸收。
第四：场管栅极内阻要用电阻接地拉低。
第五：要选择合适的开关频率，保证静太损耗最小的同时，场管转换效率最高。
第六：对于输入电压超过75V时，要考滤谐振电路作为负助功能电路。
第七：功率过大时，要考滤PFC电路接入设计中。
第八：驱动信号要稳定!且要有5V以上。
开关电源可靠性设计研究[转帖] 开关电源可靠性设计研究.txt每天早上起床都要看一遍“福布斯”富翁排行榜，如果上面没有我的名字，我就去上班。谈钱不伤感情，谈感情最他妈伤钱。我诅咒你一辈子买方便面没有调料包。开关电源可靠性设计研究 [转帖] 开关电源可靠性设计研究
---- 摘要：对影响军用PWM型开关稳压电源可靠性的因素作出较为详细的分析比较，并从工程实际出发提出一些提高开关电源可靠性的建议。 关键词：开关电源 可靠性 1 引言
电子产品，特别是军用稳压电源的设计是一个系统工程，不但要考虑电源本身参数设计，还要考虑电气设计、电磁兼容设计、热设计、安全性设计、三防设计等方面。因为任何方面那怕是最微小的疏忽，都可能导致整个电源的崩溃，所以我们应充分认识到电源产品可靠性设计的重要性。
2 开关电源电气可靠性设计 2.1 供电方式的选择
集中式供电系统各输出之间的偏差以及由于传输距离的不同而造成的压差降低了供电质量，而且应用单台电源供电，当电源发生故障时可能导致系统瘫痪。分布式供电系统因供电单元靠近负载，改善了动态响应特性，供电质量好，传输损耗小，效率高，节约能源，可靠性高，容易组成N+1冗余供电系统，扩展功率也相对比较容易。所以采用分布式供电系统可以满足高可靠性设备的要求。 2.2 电路拓扑的选择
开关电源一般采用单端正激式、单端反激式、双管正激式、双单端正激式、双正激式、推挽式、半桥、全桥等八种拓扑。单端正激式、单端反激式、双单端正激式、推挽式的开关管的承压在两倍输入电压以上，如果按60%降额使用，则使开关管不易选型。在推挽和全桥拓扑中可能出现单向偏磁饱和，使开关管损坏，而半桥电路因为具有自动抗不平衡能力，所以就不会出现这个问题。双管正激式和半桥电路开关管的承压仅为电源的最大输入电压，即使按60%降额使用，选用开关管也比较容易。在高可靠性工程上一般选用这两类电路拓扑。 2.3 控制策略的选择
在中小功率的电源中，电流型PWM控制是大量采用的方法，它较电压控制型有如下优点：逐周期电流限制，比电压型控制更快，不会因过流而使开关管损坏，大大减小过载与短路的保护;优良的电网电压调整率;迅捷的瞬态响应;环路稳定，易补偿;纹波比电压控制型小得多。生产实践表明电流控制型的50W开关电源的输出纹波在25mV左右，远优于电压控制型。 硬开关技术因开关损耗的限制，开关频率一般在350kHz以下，软开关技术是应用谐振原理，使开关器件在零电压或零电流状态下通断，实现开关损耗为零，从而可将开关频率提高到兆赫级水平，这种应用软开关技术的变换器综合了PWM变换器和谐振变换器两者的优点，接近理想的特性，如低开关损耗、恒频控制、合适的储能元件尺寸、较宽的控制范围及负载范围，但是此项技术主要应用于大功率电源，中小功率电源中仍以PWM技术为主。 2.4 元器件的选用
因为元器件直接决定了电源的可靠性，所以元器件的选用非常重要。元器件的失效主要集中在以下四个方面： (1)制造质量问题
质量问题造成的失效与工作应力无关。质量不合格的可以通过严格的检验加以剔除，在工程应用时应选用定点生产厂家的成熟产品，不允许使用没有经过认证的产品。 (2)元器件可靠性问题 元器件可靠性问题即基本失效率的问题，这是一种随机性质的失效，与质量问题的区别是元器件的失效率取决于工作应力水平。在一定的应力水平下，元器件的失效率会大大下降。为剔除不符合使用要求的元器件，包括电参数不合格、密封性能不合格、外观不合格、稳定性差、早期失效等，应进行筛选试验，这是一种非破坏性试验。通过筛选可使元器件失效率降低1～2个数量级，当然筛选试验代价(时间与费用)很大，但综合维修、后勤保障、整架联试等还是合算的，研制周期也不会延长。电源设备主要元器件的筛选试验一般要求： ①电阻在室温下按技术条件进行100%测试，剔除不合格品。
②普通电容器在室温下按技术条件进行100%测试，剔除不合格品。 ③接插件按技术条件抽样检测各种参数。 ④半导体器件按以下程序进行筛选：
目检→初测→高温贮存→高低温冲击→电功率老化→高温测试→低温测试→常温测试 筛选结束后应计算剔除率Q Q=(n / N)×100% 式中：N——受试样品总数; n——被剔除的样品数;
如果Q超过标准规定的上限值，则本批元器件全部不准上机，并按有关规定处理。 在符合标准规定时，则将筛选合格的元器件打漆点标注，然后入专用库房供装机使用。 (3)设计问题
首先是恰当地选用合适的元器件：
①尽量选用硅半导体器件，少用或不用锗半导体器件。 ②多采用集成电路，减少分立器件的数目。
③开关管选用MOSFET能简化驱动电路，减少损耗。 ④输出整流管尽量采用具有软恢复特性的二极管。
⑤应选择金属封装、陶瓷封装、玻璃封装的器件。禁止选用塑料封装的器件。
⑥集成电路必须是一类品或者是符合MIL-M-38
510、MIL-S-19500标准B-1以上质量等级的军品。
⑦设计时尽量少用继电器，确有必要时应选用接触良好的密封继电器。 ⑧原则上不选用电位器，必须保留的应进行固封处理。
⑨吸收电容器与开关管和输出整流管的距离应当很近，因流过高频电流，故易升温，所以要求这些电容器具有高频低损耗和耐高温的特性。
在潮湿和盐雾环境下，铝电解电容会发生外壳腐蚀、容量漂移、漏电流增大等情况，所以在舰船和潮湿环境，最好不要用铝电解电容。由于受空间粒子轰击时，电解质会分解，所以铝电解电容也不适用于航天电子设备的电源中。
钽电解电容温度和频率特性较好，耐高低温，储存时间长，性能稳定可靠，但钽电解电容较重、容积比低、不耐反压、高压品种(>125V)较少、价格昂贵。 关于降额设计：
电子元器件的基本失效率取决于工作应力(包括电、温度、振动、冲击、频率、速度、碰撞等)。除个别低应力失效的元器件外，其它均表现为工作应力越高，失效率越高的特性。为了使元器件的失效率降低，所以在电路设计时要进行降额设计。降额程度，除可靠性外还需考虑体积、重量、成本等因素。不同的元器件降额标准亦不同，实践表明，大部分电子元器件的基本失效率取决于电应力和温度，因而降额也主要是控制这两种应力，以下为开关电源常用元器件的降额系数：
①电阻的功率降额系数在0.1～0.5之间。
②二极管的功率降额系数在0.4以下，反向耐压在0.5以下。 ③发光二极管电压降额系数在0.6以下，功率降额系数在0.6以下。 ④功率开关管电压降额系数在0.6以下，电流降额系数在0.5以下。 ⑤普通铝电解电容和无极性电容的电压降额系数在0.3～0.7之间。 ⑥钽电容的电压降额系数在0.3以下。
⑦电感和变压器的电流降额系数在0.6以下。 (4)损耗问题
损耗引起的元器件失效取决于工作时间的长短，与工作应力无关。铝电解电容长期在高频下工作会使电解液逐渐损失，同时容量亦同步下降，当电解液损失40%时，容量下降20%;电解液损失0%时，容量下降40%，此时电容器芯子已基本干涸，不能再予使用。为防止发生故障，一般情况下应在图纸上标明铝电解电容器更换的时间，到期强迫更换。 2.5 保护电路的设置
为使电源能在各种恶劣环境下可靠地工作，应设置多种保护电路，如防浪涌冲击、过压、欠压、过载、短路、过热等保护电路。 3 电磁兼容性(EMC)设计
开关电源因采用脉冲宽度调制(PWM)技术，其脉冲波形呈矩形，上升沿与下降沿均包含大量的谐波成分，另外输出整流管的反向恢复也会产生电磁干扰(EMI)，这是影响可靠性的不利因素，因而使电磁兼容性成为系统的重要问题。
产生电磁干扰有三个必要条件：干扰源、传输介质、敏感的接收单元，EMC设计就是破坏这三个条件中的一个。
对于开关电源而言，主要是抑制干扰源，干扰源集中在开关电路与输出整流电路。采用的技术包括滤波技术、布局与布线技术、屏蔽技术、接地技术、密封技术等。EMI按传播途径分为传导干扰和辐射干扰。传导噪声的频率范围很宽，从10kHz～30MHz，我们虽然知道产生干扰的原因，但从效率上来讲，通过控制脉冲波形的上升与下降时间来解决未必是一个好办法，解决办法之一是加装电源EMI滤波器、输出滤波器及吸收电路，参见图2。电源EMI滤波器实际上是一种低通滤波器，它毫无衰减地把50Hz或400Hz交流电能传递给电子设备，却大大衰减传入的干扰信号，同时又能抑制设备本身产生的干扰信号，防止它窜入电网，危害公网其它设备。选择EMI滤波器是根据插入损耗的大小来选择滤波器网络结构和元器件参数，根据实际要求选择额定电压、额定电流、漏电流、绝缘电阻、温度条件等参数。电源EMI滤波器最好安装在机壳电源线进口的插座附近。抑制输出噪声的对策基本上按10kHz～150kHz、150kHz～10MHz、10MHz以上三个频段来解决。10kHz～150kHz范围内主要是常态噪声，一般采用通用LC滤波器来解决。150kHz～10MHz范围内主要是共模成分的噪声，通常采用共模抑制滤波器来解决。共模扼流圈要采用导磁率高、频率特性较佳的铁氧体磁性材料，电感量在(1～2)mH、电容量在3300pF～4700pF之间，如果控制低频段的噪声，可以适当加大LC的取值。在10MHz以上频率段的对策是改进滤波器的外形。输出整流二极管的反向恢复也会引起电磁干扰，这种情况可以采用RC吸收电路来抑制电流的上升率，通常R在(2～20)Ω之间，C在1000pF～10nF之间，C应选用高频瓷介电容。
良好的布局和布线技术也是控制噪声的一个重要手段。为减少噪声的发生和防止由噪声导致的误动作，应注意以下几点：
①尽量缩小由高频脉冲电流所包围的面积。 ②缓冲电路尽量贴近开关管和输出整流二极管。
③脉冲电流流过的区域远离输入输出端子，使噪声源和出口分离。
④控制电路和功率电路分开，采用单点接地方式，大面积接地容易引起天线作用，所以建议不要采用大面积接地方式。 ⑤必要时可以将输出滤波电感安置在地回路上。
⑥采用多只低ESR(等效串联电阻)的电容并联滤波。 ⑦采用铜箔进行低感低阻配线。
⑧相邻印制线之间不应有过长的平行线，走线尽量避免平行，采用垂直交叉方式，线宽不要突变，也不要突然拐角。禁止环形走线。
⑨滤波器的输入和输出线必须分开。禁止将开关电源的输入线和输出线捆扎在一起。 对于辐射干扰主要应用密封屏蔽技术，在结构上实行电磁封闭，要求外壳各部分之间具有良好的电磁接触，以保证电磁的连续性。目前为减少重量大都采用铝合金外壳，但铝合金导磁性能差，因而外壳需要镀一层镍或喷涂导电漆，内壁贴覆高导磁率的屏蔽材料。外壳永久连接处用导电胶粘牢或采用连续焊缝结构，需拆卸的可以用导电橡胶条压紧来保证电磁连续性。导电材料要求导电性能高、有弹性、具有最小的宽厚比。 4 电源设备可靠性热设计
除了电应力之外，温度是影响设备可靠性最重要的因素。电源设备内部的温升将导致元器件的失效，当温度超过一定值时，失效率将呈指数规律增加，温度超过极限值时将导致元器件失效。国外统计资料表明电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10%;温升50℃时的寿命只有温升25℃时的1/6。需要在技术上采取措施限制机箱及元器件的温升，这就是热设计。热设计的原则，一是减少发热量，即选用更优的控制方式和技术，如移相控制技术、同步整流技术等，另外就是选用低功耗的器件，减少发热器件的数目，加大加粗印制线的宽度，提高电源的效率。二是加强散热，即利用传导、辐射、对流技术将热量转移，这包括采用散热器、风冷(自然对流和强迫风冷)、液冷(水、油)、热电致冷、热管等方法。
强迫风冷的散热量比自然冷却大十倍以上，但是要增加风机、风机电源、联锁装置等，这不仅使设备的成本和复杂性增加，而且使系统的可靠性下降，另外还增加了噪声和振动，因而在一般情况下应尽量采用自然冷却，而不采用风冷、液冷之类的冷却方式。在元器件布局时，应将发热器件安放在下风位置或在印制板的上部，散热器采用氧化发黑工艺处理，以提高辐射率，不允许用黑漆涂覆。喷涂三防漆后会影响散热效果，需要适当加大裕量。散热器安装器件的平面要求光滑平整，一般在接触面涂上硅脂以提高导热率。变压器和电感线圈应选用较粗的导线来抑制温升。 5 安全性设计
对于电源而言，安全性历来被确定为最重要的性能之一，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，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主要是防止触电和烧伤。
对于商用设备市场，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0.5mA～5mA之间，我国军用标准GJB1412规定的泄漏电流小于5mA。电源设备对地泄漏电流的大小取决于EMI滤波器电容Cy的容量，如图2所示。从EMI滤波器角度出发电容Cy的容量越大越好，但从安全性角度出发电容Cy的容量越小越好，电容Cy的容量根据安全标准来决定。若电容Cx的安全性能欠佳，电网瞬态尖峰出现时可能被击穿，它的击穿虽然不危及人身安全，但会使滤波器丧失滤波功能。为了防止误触电，插头座原则上产品端(非电源端)为针，电网端(电源端)为孔;电源设备之输入端为针，输出端为孔。
为了防止烧伤，对于可能与人体接触的暴露部件(散热器、机壳等)，当环境温度为25℃时，其最高温度不应超过60℃，面板和手动调节部分的最高温度不超过50℃。 6 三防设计
三防设计是指防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计。
在设计时，对于密封有要求的元器件应采取密封措施;对于不可修复的组合装置可采用环氧树脂灌封;所用元器件、原材料的吸湿度应较小，不得使用含有棉、麻、丝等易霉制品;对密封机箱、机柜应设置防护网，以防昆虫和啮齿动物进入;直接暴露在大气中装置的外顶部不应采用凹陷结构，避免积水导致腐蚀;可以选用耐蚀材料，再通过镀、涂或化学处理使电子设备及其零部件的表面覆盖一层金属或非金属保护膜，隔离周围介质;在结构上采用密封或半密封形式来隔绝外部不利环境;对印制板及组件表面涂覆专用的三防清漆可以有效地避免导线之间的电晕、击穿，提高电源的可靠性;电感、变压器应进行浸漆、端封，以防潮气进入引发短路事故。 7 结语
以上建议只适用于军用电源，对于商用和工业用产品可以在某些方面作出不同的选择。总之，电源设备可靠性的高低，不仅与电气设计，而且同元器件、结构、装配、工艺、加工质量等方面有关。可靠性是以设计为基础，在实际工程应用上，还应通过各种试验取得反馈数据来完善设计，进一步提高电源的可靠性。
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