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电源开关范文1
（一）主功率电路的电源开关设计
此设计电源的技术指标如下：开关的频率为5OHz±5%，效率大于85%，预定的最大占空比为Dmax=40%，输入电压Vin-=48（±20%），其中Vimin=43.2v，Vimax=52.8v，由此，可以算出:T=20us，Tonmax=8us，负载在10%至100%之间改变时，电压的调整率小于5%，输出功率为25瓦，允许的过载率为3%，输出电压的精度为正负0.5V，满载输出时，功率的因数大于0.99，纹波率小于等于1%。在解决问题的基础上，设计出主功率电路的各个参数。此设计选定单端反激式变换器为主功率电路拓扑，采用DCM模式工作。这次设计的高频变压器的绕组为一次侧初级绕组，初级匝数比为8，在最里层绕制，占空比的52%（保留12%裕度），当初级绕组后，必须使用绝缘胶带包好，副边的绕组最大功率地须贴近初级，使用分两层绕，每层两股，辅助输出须加减15V绕组、主输出±5V绕组以及供电给uC3842控制芯片的+12V馈电绕组。因为高频变压器需要留有空隙，绝缘带须均匀地绕在磁芯两边，以防止磁饱和增加电感量。选择MOS开关IRF640为功率开关，RIF640J就是第三代powerMOSFETs，其漏极的额定电流为18安培，导通时的电阻为0.15，耐压值为200伏特，优点是坚固耐用、降低导通阻抗、转换快速。为了保证MOS管的关断可靠，这次设计中还加入了一个R15作为下拉电阻，其组值为20K、IN474，中功率稳压值为18V的直插式稳压二极管。这次的设计为了避免开关管承受峰值电压过大而损坏，采用了与变压器原边并联的RCD缓冲器吸收电路中的由尖峰电压带来的能量。经计算后，C=1.2nF，R=1，8K，UF4007二极管，VR=200V，Iav=1A。滤波电容使用CBB1044和100F/63V、22100F/63F一起构成的输入端滤波电路，去消除整流输出中的电压纹波，使用CBB1044可以使直流电压更平稳，滤除高频分量。本设计中针对反激式开关电源中低压大的特点选用+5V的输出整流二极管RS560，VR=60V，IF=5A；整流二极管SR160，VR=60V，IF=1A。输出的纹波电压与反激式开关的电源输出之间关系密切，为了令+5V纹波电压＜50mV，+15V时候的纹波电压＜150mV，就要使滤波电路纹波率＜1%，所以选用了π型的滤波器；控制芯片uC3842的供电由12V滤波电路输入。
（二）上切换电路设计中的电源开关设计
为了使反激式电源开关保持高效率，需在分压限流电阻和控制芯片中间加入电切换电路。此设计可以使电源工作正常时，分压供电电阻不会一直维持在高耗能状态。
（三）U1.3842电源开关的电路设计
采用U1.3842的电流型脉宽调制器控制芯片，并利用高频变压器与电网隔离。这种组合控制器的电路比较简单，工作频率可高达500KHz，电压的调整率可达到0.01%，启动时的电流小于1毫安，工作电流为5毫安，是性能非常好的电流控制型的脉宽调制型芯片，而且该调制器管脚数量少，属于单端输出。计算出的工作频率为48.8KHz，根据时钟震荡电路中CT=4.7Nf，RT-7.5K，实验中功率留取一半作为余量，选用4个规格为0.25W、1.2的电阻并联为采样电阻，电容为3.9K。滤波及采样电路中，检流器件选用电阻。
（四）反馈电路的电源开关设计
电源开关的反馈电路设计非常重要，现在大多反激式开关设计都是用光耦PC817和TL431之间的电气隔离，实现反馈电压信号和控制芯片功能，但这样的电路电压输出的调整范围非常小，而笔者则拓展了这一范围。通过在以前的反馈电路光耦输出位置增加恒流源电路，使之吸收2mA的电流，便可实现分流总电流的目的，由此扩大光耦PC817的输出电流范围，输出电压的调节范围也就变大了，因为再经过信号LM358的放大，其中的误差也被放大，这样就因错误过大而失去了意义。所以恒流源电路直接设计在了UC3842的1脚上，就不会出现错误被放大导致控制精度的下降。也减少了反馈信号的输出时间，使电源的动态响应加快。经过改动后的电路调节范围比原有设计扩大了23%，使拓宽光耦的电流有效输入范围增大，输出电压调节范围增大。
二、总结
电源开关范文2
【关键词】西气东输 电源 滑油压力 技术改造放空量
1 概述
轮南压气站作为西气东输的龙头,压缩机组运行状况将直接影响西气东输输气任务的完成。轮南压气站目前有两台压缩机组,正常工况下为一台机组运行,一台机组备用,有时双机运行。
所以保证轮南压气站正常供电是非常重要的一个环节,现在轮南压气站有两条10kV双回路供电线路。一条线路受电运行,另一条线路充电备用。当受电运行线路出现故障时,供电线路会通过进线备自投自动转为备用线路供电,在这转化过程中,运行中的机组会出现滑油压力降低、箱体压差低等故障报警停机,对运行的机组设备和正常输气造成严重影响。
当10kV供电线路需要检修时,而检修的线路是受电运行的线路,轮南压气站供电线路就需要切换到备用线路上。为了保证输气的连续性,必须先把备用压缩机用备用线路供电,进行起机运行,然后停止原运行的压缩机。每次切换供电线路都需要切换机组,才能够完成供电线路的切换工作。在这次启停机组过程中,需要放空压缩机机组内的天然气4900m~左右,造成严重的浪费,也极大的影响了公司的经济效益。
2 停机原因分析
针对每次的失电停机故障进行分析,影响停机的主要参数有主滑油压力、GG滑油压力、箱体通风压差,汇总见表1。从表1中我们可以看出,当供电线路瞬间断电,滑油泵电机、箱体通风机电机停转后,滑油压力不应该立即降到停机值。经过实际测试得到主滑油从正常值135kPa下降到83kPa需要约3s,GG滑油、箱体通风压差从正常值下降到停机值需要的时间还要长些。我们主要从这3s上考虑解决问题。
3 改造方法
(1)双电源站场备自投整定时间的设置
调整备自投整定时间为1S。当受电线路出现故障时,即受电线路电压低于额定电压70%持续lS,受电线路会自动断开,充电备用线路会自动投入供电。受电线路断路器断开时间约0.06s,充电线路断路器合闸时间约0.065s。从受电线路供电切换到充电线路供电总时间没有超过1.5s。在这期间主滑油压力还没有达到压缩机停机值,从而迅速恢复供电,所有停机参数均恢复正常,压缩机不会停机。
(2)双电源站场供电部门允许短时间并网供电
在两条10kV线路高压柜内加装同期合闸装置,实现短期线路环网供电。当10kV供电线路需要检修时,而检修的线路是受电运行的线路,通过同期装置,把两条10kV线路的母联开关合上,两条10kV线路同时给轮南压气站供电。然后再把需要检修的线路电源断开,实现了不间断切换供电源电源。在此期间机组不会停机。
(3)双电源站场供电部门不允许并网供电
把场站低压Ⅰ、Ⅱ进线断路器进行连锁,实现短时间切换供电电源。如图1主接线图、图2控制图。
Ⅰ段电源受电运行,Ⅱ段电源备用。现在要切换电源,Ⅱ段电源受电运行,Ⅰ段电源需要检修。切换电源前,为了减少负荷对开关的冲击,首先断开可以停运的负荷(如:后空冷、循环空冷、空压机等)。手动合上Ⅱ段自投开关(如图所示),手动断开Ⅰ段电源断路器。Ⅱ段电源合闸信号自动通过Ⅰ段断路器、Ⅱ段自投开关传输到二段电源断路器合闸线圈,实现自动切换电源,切换时间不超过0.2s。不会影响压缩机运行。电源切换完毕后,手动断开Ⅱ段自投开关,恢复场站负荷(如:后空冷、循环空冷、空压机等)。
(4)单电源供电场站
单电源供电场站,市电电源与发电机电源切换,也可以采用上述方法,实现不停机切换电源。如图3所示。
4 经济效果分析
经过以上技术整改工作,可以确定在出现以下几种情况时,不会造成运行中的机组停机:
(1)双回路供电站场当受电运行线路出现故障时,备自投会自动切换到备用线路上,备自投切换时间一般不会超过1.5s,运行压缩机不会停机。
(2)双回路电源供电时,正常切换供电电源,运行压缩机组不会停机。
电源开关范文3
关键词：通信电源开关技术
0引言
通信电源是通信行业的动力，在电信网络中发挥着不可替代的作用，具有无可比拟的重要基础地位。通信电源又是通信设备系统的心脏，即使是瞬间的中断也是不允许的，因为通信电源系统发生直流供电中断故障是灾难性的，往往会造成整个通信局（站）和通信网络的全部中断和瘫痪。通信电源是电信网络中不可缺少的重要组成部分，是一个完整、规模日趋庞大和复杂的交换、传输、数据、信息、业务、智能等通信网的基石和后台保障，因此通信电源直接关系到整个网络的稳定、可靠和畅通，而开关电源因效率高、体积小、重量轻等优点被大量运用在通信设备供电中。
1开关电源占据通信电源的主导地位
通信直流稳压电源按照其实现直流稳压方法的不同，可分为：线性电源、相控电源和开关电源三种。
1.1线性电源是通过串联调整管来连续控制，其功率调整管总是工作在放大区。由于调整管上功率损耗很大，造成电源效率较低，只有20～40%，发热损耗严重，安装有体积很大的散热器，因而功率体积系数只有20～30W/dm3。因此线性电源主要用于小功率、对稳压精度要求很高的场合，如通信设备内部电路的辅助电源等。
1.2相控电源是将市电直接经整流滤波后提供直流，通过改变晶闸管的导通相位来控制直流电压。由于相控电源的工作频率低，工频变压器的体积和噪声大，造成对电网干扰和负载变化的响应慢，设备笨重，且危害维护人员的身体健康。另外，其功率因数较低，只有0.6～0.7，严重污染电力电网，效率较低，只有60～80%，造成能源的极大浪费。因此传统的相控电源已逐渐被淘汰。
1.3开关电源的功率调整管工作在开关状态，主要的优点在"高频"上。其工作频率高，大都在40kHz以上，无烦人的噪声。体积小，重量轻，适用于分散供电，可与通信设备放在同一机房。效率高，大于90%，在当前能源比较紧张的情况下，能够在节能上做出很大的贡献。功率因数高，大于0.92，当采用有效的功率因数校正电路时，功率因数可接近于1，且对公共电网基本上无污染。模块化的设计，可实行N+1配置，可靠性高。维护方便，可在运行中更换模块，而不影响系统供电，扩容方便、分段投资，可在初建时，预留终期模块的机架，随时扩容。调试方便，内设模拟测试电路，无需另配假负载。具有监控功能，并配有标准通信接口，可实现集中监控，无人值守。
2开关电源的关键技术
开关电源中具有技术突破主要有体现在以下四个方面：
2.1均流技术
大功率电源系统需要用若干台开关电源并联，以满足负载功率的要求，另外通信电源必须通过并联技术来实现模块备份，以提高电源系统的可靠性。因此并联技术在供电系统中必不可少，而并联运行的整流模块间需要采用均流措施，它是实现大功率电源系统的关键，用以保证模块间电流应力和热应力的均匀分配，防止一台或多台模块运行在限流或满载状态，同时延长电源系统的寿命和平均无故障时间。
2.2软开关技术
DC-DC变换器是开关电源的主要组成部分，因此功率变换技术一直受到全世界电力电子学科和行业研究的关注。而如何降低开关损耗，提高开关电源的频率和开关电源的系统效率，代表了开关电源的发展趋势。在经过了硬开关PWM（或PFM）技术和硬开关加吸收网络技术后，软开关技术得到了广泛应用。这样能够极大地降低开关损耗，减小功率器件电和热应力，改善器件工作环境，降低电磁干扰，提高功率密度等，为开关电源实现高效、节能、体积小、重量轻和高可靠性的要求做出了贡献。软开关技术有：谐振技术、准谐振技术、PWM和准谐振相结合的技术。
2.3功率因数校正技术
功率因数校正技术有：采用三相三线制整流，即无中线整流方式，可使谐波含量大大降低，功率因数可达0.86以上；采用无源功率因数校正技术，即在三相三线整流方式下加入一定的电感，可使功率因数达0.93以上，谐波含量降到10%以下；采用有源功率因数校正技术，即在输入整流部分加入一级功率处理电路，使无功功率几乎为0，功率因数可达0.99以上，谐波含量降到5%以下。
2.4智能化监控技术
开关电源大量应用控制技术、计算机技术，进行各种异常保护、信号检测、电池自动管理等，实时监视通信电源设备运行状态，记录和处理有关数据，及时发现故障，以先进的、集中的、自动化的维护管理方式来管理通信电源设备，从而提高供电系统的可靠性。智能化监控技术的应用，使得维护人员面对的不再是复杂的器件和电路，而是一个人机表达和交流的信息，大大改进了维护管理方式。
3开关电源的发展
开关电源在发展，今后仍要不断提高开关电源和供电系统的高新技术含量，以支撑高速发展的现代化通信网络的建设和运行维护管理为主导方向，以高可靠性、高稳定性和可维护性为最终目的。具体有以下几个方面：
3.1小型化
随着通信设备日益集成化、小型化和分散化的发展，以及势在必行的分散供电的广泛应用，要求开关电源也相应小型化，而开关电源工作频率高频化和控制电路集成化，使开关电源的小型化成为可能。
特别是随着小型化开关电源的市场迅速扩大，如接入网、数据产品、移动基站、无线市话等，一些小功率模块插件形式的开关电源将应运而生，大有蓬勃发展之势。如中兴通讯的ZXDU45嵌入式电源，在结构上采用标准的19英寸插框设计，高度为4U，功能齐全，使用起来极为安全方便。
3.2高智能化
随着开关电源在通信领域多方面的广泛使用，而维护人员又不是专业电源维护人员，只有借助其智能化，对电源设备的运行状态自动检测，对电源故障及时发现、诊断和处理。这就要求智能化在原有监控功能的基础上，增加诊断功能，即故障诊断专家系统，以指导维护人员处理问题，加快故障诊断和检修过程。
3.3电池管理
电池在通信电源系统中的重要性，要求开关电源应具备完善的电池管理功能，充分考虑到电池对管理的需求，全方位地管理电池。也就是说，我们不能满足于对电池的均/浮充、温度补偿、电池保护等方面的管理，还要在电池的充/放电曲线、容量测试、容量恢复等方面进行高层次的管理。
电源开关范文4
【关键词】开关；电源；原理；趋势
电子设备的运作需要电源供电，因而一个安全高效的电源，是组成技术指标合格的电子设备的必要部件之一。当下最常见的直流稳压电源主要有两类，一类是线性电源，另一类是开关电源。线性电源稳定性较好，输出纹波电压小，但要浪费较多的调整管功率，所以电源体积较为臃肿。相比之下，开关电源高效节能，外形小却能稳定输出较高电压，并且扩充方便，包含技术含量高，常被应用于数码设备、计算机等。开关电源是稳压电源未来发展的主流趋势，在当下已经较为普遍的应用于各个领域。
一、开关电源的基本原理及组成
（一）开关电源的基本原理
根据控制原理的差异，开关电源分为三种：脉宽调制、脉频调制和混合调制。
（1）脉冲宽度调制式，简称脉宽调制式（Pulse Width Modulation，缩写为PWM），当前集成开关电源多采用此种方式。这种方式稳定电压的方式是，在开关频率不变化的前提下，依靠脉冲宽度的增大或缩小改变占空比例，进而调节电压达到稳定。它核心部件是脉宽调制器。滤波电路的运行十分便捷，因为开关是按照稳定的周期工作的。然而，这种控制方式也有缺陷，它不能宽范围地调整输出的电压，因为受功率开关最小导通时间不够的话，就不能完成宽范围的调整。还有一个缺陷就是，输出端要求较高，为了避免空载时电压输出上升，需要安排接假负载。
（2）脉冲频率调制方式，简称脉频调制式（PulseFre-quency Modulation，缩写为PFM）。在这种调制方式运作的时候，脉冲宽度是固定的，开关频率的增加或减少控制了占空比，使得电压保持稳定。脉频调制器是它的核心部件。设计电路的时候，它不使用脉宽调制器中的锯齿波发生器，取而代之的是，用固定脉宽发生器，同时，使用电压/频率转换器来调节频率的变化。
这种调节方式的基本原理是，调节控制器输出信号的脉冲宽度的运转周期，改变其占空比，从而控制输出电压Uo保持稳定。它输出电压范围宽，输出端可不接假负载。
（3）混合调制方式，在这种调整方式下，可以灵活调整脉冲宽度或开关频率，它属于PWM和PFM的混合方式。混合调制方式兼有脉宽调制器和脉频调制器两种组件。由于tp和T均可单独调节， 因此占空比调节范围最宽，适合制作供实验室使用的输出电压可以宽范围调节的开关电源。
此三种方式都可以叫做时间比率控制（TimeRatio Control， 简称TRC）方式。其中，脉宽调制器在诸如UC3842型脉宽调制器中是一个独立的集成电路，而在LM2576型开关稳压器、TOP250型单片开关电源集成电路中与其他设备一同集成使用。
（二）开关电源的组成
（1）输入电路：线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路。
（2）变换电路：含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道， 完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。
（3）控制电路：向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。基准电路、采电路、比较放大、V/F变换、振荡器。基极驱动电路：把调制后的振荡信号转换成合适的控制信号， 驱动开关管的基极。
（4）输出电路：整流、滤波。把输出电压整流成脉动直流，并平滑成低纹波直流电压。
二、电源开关的发展趋势
开关电源是稳压电源未来发展的主流趋势，在当下已经较为普遍的应用于各个领域。接下来，笔者立足当前的开关电源的发展实际和理论发展，浅析开关电源的未来其发展趋势。
（一）小型高频化
磁性元件和电容的大小和质量决定了电源大小。当前的技术开发的一个方向在于，减小这些元件的大小，并尽可能低提升开关频率。这样既能减小电源尺寸受到磁性元件和电容尺寸和重量的影响，还能避免受到不必要因素的干扰，提升系统性能，所以小型高频化是开关电源的发展趋势之一。
（二）使用稳定化
比起线性使用的电源，开关电源的使用次数要多好多倍，由于经常使用其稳定性便不如前者。电解电容、光耦合器及排风扇这些部件是决定使用的稳定性和时间长短的要素。因此，当下的设计正是从集成度的提升着眼，尽力地改善器件的使用，增强开关电源的稳定性。进化，开关电源的集成度还有待提高。比较可取的是，利用模块化技术，它可以提升开关的稳定性，适合用于分布式电源系统。
（三）低噪化
在传统的开关电源中，频率越高噪声越大。采用部分谐振转换回路技术，在原理上既可以提高频率又可以降低噪声，所以低噪声化也是开关电源的未来发展趋势之一。
（四）计算机智能控制化
当前计算机操作系统不断革新，未来的电路将会加以结合，利用微机检测和控制，能有效、多反面监控系统，实时检查、登记和预警等。
（五）低压输出化
随着半导体制造技术的不断发展，微处理器和便携式电子设备的工作越来越低，这就要求未来的DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备的供电要求。
三、总结
本文的上半部分，分析了开关电源根据控制原理的差异可以分为三种：脉宽调制、脉频调制和混合调制，同时还介绍了开关电源的结构及构成原理。
后半部分，立足当前的开关电源的发展实际和理论发展，分析未来其发展趋势为：小型高频化、使用稳定化、低噪化、计算机智能控制化和低压输出化等。
参考文献
[1]沙占友.新型单片开关电源的设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2001.
[2]沙占友，王晓君，庞志锋.集成稳压电源实用设计软件[M].北京：中国电力出版社，2008.
电源开关范文5
最近本人接修的一台牡丹CH25型彩色电视机，其故障现象为：“三无”，电源电路见图1。经检查为电源调整管V712（2SD1710）和V711（2SC3807）击穿损坏，保险管F701（2A /250V）烧断。按原型号器件代换后电视机虽然可以工作，但又出现了新的故障现象：若在图像亮度增大或换频道的瞬间，行幅缩小，左、右两边约有2cm宽的黑边。据用户反映：电视机在未损坏前就经常出现左、右两边行幅忽大忽小的变化，最后变为“三无”故障。
为了让故障表现，我们在主电源输出端滤波电容C722（47μF /160V）两端并联一只60W的白炽灯泡，相当于给原电视机增加了约 21W〔P=（130/220）2×60=21W〕的额外负载，这时电视机就更加频繁出现行幅忽大忽小的变化，主电源输出端C722两端的电压在102～132V间变化（额定输出为130V）。这就说明该电源的输出功率余量相当小。而对于一般的电视机，我们经常在主电源输出端同时加接一只60～100W的灯泡，电视机仍能正常工作，输出电压十分稳定，这说明其功率余量都很大。尤其现在有一种用恒流源驱动开关管的开关电源，其带载能力和适应交流电压变化范围（90～260V）都十分强大。
从原理分析，电源带载能力弱，其主要原因是电源开关管V712的饱和时间不足，即正反馈的驱动能力不强，开关变压器聚积的磁场能量弱。
为彻底解决其带载能力弱的问题，分析该电源的工作原理如下。
1.启动 交流220V经低通滤波，桥式整流，在C707上得到300V左右的直流电压，又经电阻R706、R707、R708、R710给V712提供基极电流，开关变压器T702的3、7脚给V712提供集电极电流完成电源调整管V712的启动过程。
2.振荡 V712启动后，其IbIc，在T702的3、7脚间产生3正7负的感应电压UL1，利用变压器特性，在T702的1、2脚间感应出1正2负（因3与1为同名端）的UL2，该电压有两个流程。其一，经R709、C710、V708、R710反馈到V712的基极，使V712瞬间饱和，其电流经反馈电容C710充电（下正上负），此时Ib＞＞Ics/β(饱和条件)，Ics为V712的饱和集电极电流，其Vces≈0V。但由于V712的集电极负载为电感L1，其电压UL1=L1Ic/t=300V；Ic/t=300/L1=常数，说明Ic必然线性增大，即Ics是一个不断增大的可变量，总会有某时刻使Ib=Ics/β而退出饱和区进入放大状态。其二，UL2经V706、V705、R704给定时电容C712充电，其波形如图2。不断增大的VC712会使三极管V711导通，其集电极电流Ic对开关管V712的基极分流，会使V712提前由饱和进入放大状态（Ib=Ics/β）。两个过程都使V712由饱和进入放大状态且有IbIc的过程。
而IbIc，在T702的3、7脚间产3负7正的感生电压UL1，并在1、2脚间感生1负2正的UL2，该电压会使V712立即进入截止状态，C712放电，如图2。C710放电（上正下负），T702的负载端由整流二极管V714、V713、V715、V716、V719导通，产生出各路输出电压，释放磁场能量。L2中瞬间电压为零、C710放电和启动电阻R706等多方原因使V712又进入再一轮导通并饱和，使V712在饱和与截止间周而复始地变化，完成振荡过程。
3. 稳压 由R719、R717、R720、R732、R718、V717、V718、R721取样，N703、V710、V711驱动，调整V712的饱和时间长短，使UC722稳定。其工作过程为：若某种原因使UC722上升，经取样电路使光耦器N703的V1-2上升，光照强，V3-4下降，或等效的可调电阻变小，V710、V711导通强，对V712的基极分流多，使其饱和期变短，开关变压器储存的磁场能量减少，输出电压UC722下降。同理，当UC722 下降，则反馈使UC722上升，如此负反馈过程使输出电压稳定。
4. 保护 由V790、C790、V791、V793、V792等元件构成了过压保护电路，当输出电压UC722升高时，由于1脚与12脚的异名端的关系，取样电容C90的电压下降，使三极管V793、V792导通并使V710、V711导通，对V712分流使其截止，实现保护。
以上的基本原理分析，C712的充/放电时间是决定V712饱和时间长短的关键因素。若C712的容量小，充电快，就会使V712的饱和时间变短，输出电压降低，尤其是我们将C712取掉，电源干脆不振荡，这就使我们找到了解决问题的办法：将C712容量变大，即将C712和C713互换，C712由0.015μF变为0.033μF，故障立即排除，电源输出UC712=132V相当稳定！电源进线电压在140～260V变化，输出UC722仍十分稳定，若将进线电压降到125V时仍能正常工作，只是有点叫声，修复后再测波形如图3。
电源开关范文6
关键词：高频；开关电源；变压器；优化设计；
电源变压器间接起着使电子设备正常工作的作用，如何对电源变压器进行优化，使开关电源的高频化与高功率密度化得到有效体现，这是相关人员应该研究的。本文主要针对高频开关电源变压器的优化设计进行分析。
一.高频开关电源变压器的主要概况
1、高频开关电源的形成
开关转换器就是借助于开关管，对其的开合状态进行高频控制，主要目的是使电能的形态适用于开关，开关管一般来说具备的是半导体功率。开关电源是将电源转换器作为关键构件，将其输出电压控制在一定范围内，并对电路起到一定的保护作用。在开关电源进行工作时，可以借助于高频DC/DC转换器，使开关电源转换器具备高频化，这就形成了高频开关电源。
2、高频开关电源的主要构成
有四部分，分别是开关型功率变换器，整流滤波电路，交流直线转换电路以及控制电路[1]。
3、变换器的分类方式
分类方式有五种，其一是按驱动方式进行分类，主要是自激式和他激式。其二是依据拓扑结构进行分类，主要是隔离式和非隔离式。而隔离式又分为正、反激式，全、半桥式，推免式，非隔离式又分为升、降压型。其三是根据输入输出间的电器隔离有无情况，分为隔离式和非隔离式。其四是按照DC转换器和开关条件分为软、硬开关两种。其五根据电路组成可以分为谐振型和非谐振型。
4、变压器的主要构成
变压器的主要结构就是磁芯和绕组。磁芯的工作状态有两种，一种是双极性，一种是单极性，这两种工作状态的出现和输入高频开关电源变压器的波形有关[2]。磁芯在变压器中发挥作用时，会产生损耗，经研究，这些损耗分别是磁滞损耗，涡流损耗以及剩余损耗。绕组的损耗则主要是直流和交流状态下的损耗。为了减小绕组的损耗，就要对组成绕组的绕线材料进行选择，避免选择细导线，将电流密度控制在满足要求的范围内，对导线直径也应严格要求，使其大小适中。
二.高l开关电源变压器优化设计
1、设计参数选取
在变压器发挥作用前，要对其的相关参数进行设计，这些参数之间存在制约，并不能同时对这些参数进行标准设置，比如变压器的规模大小和功率、漏感和分布电容等，所以在不同的应用场合，先要考虑适合此种场合的相关参数，对于其他相互依存的参数稍后考虑。高频变压器需要设计的参数有很多，文章主要选取影响力比较大的参数进行分析，主要有三方面。
其一温升。变压器长时间处于工作状态，会使得内部的铁芯不能保持原有的性能，使绕组有烧焦的味道，这是因为这些部件在运行时会摩擦生热，传递给变压器，使其本身成为热源，还会通过辐射和对流，使周围的环境受到温升的影响，严重时，会使变压器产生热击穿问题，对变压器的使用周期造成威胁[3]。相关人员在意识到温升的后果，就要对其进行优化控制，将相关部件产生的热量集中到一起，对其进行集中处理，使优化处理后的热量得到有效分散，不会对变压器本身以及周围的环境产生热影响。
其二是分布参数。分布参数主要包括漏感和分布电容，这两者对于高频开关电源变压器产生不同程度的损坏。不同种类的变换器，对于分布参数的处理方式不同，可以将开关式的变换器作为研究对象，经研究发现，漏感能使电路中的电压在短时间内急剧增大，一直到峰值，作用于电路中的相关器件，这些器件没有充足的反应时间，从而导致其不能维持原有的功能；分布电容会在短时间内，促使电流急剧增大到峰值，在降低充电效率的同时，使开关和二极管的使用寿命遭到威胁，并不能完全发挥原有的功能[4]。所以为了使变压器的质量受到的影响小一些，要对分布参数进行优化设置，可以使其尽可能地减小，两者在实际的变压器运行中，属于相互作用和相互制约的，不能同时减小，对其进行优化时，要慎重选择要减小的参数值。对于谐振式变换器，就可以直接对分布参数值进行准确设计，因为这种变换器可以将分布参数吸收为谐振参数的一部分，会对其进行利用。
其三是损耗与效率。变压器在正常工作时，会消耗部分功率，这就是输入功率和输出功率不对等的原因，损耗的功率主要作用于磁芯和绕组，组成变压器的金属有铁和铜，在不同的条件下，产生的损耗变化也有所差异。通过变压器的短路试验和空载试验就可证明这一结论，为铁损提供额定电压，测量这个条件下，铁损的变化，发现其和负载电流无关，不会发生损耗程度的变化，相反，铜在额定负载条件下，其损耗会因负载不同，产生不同程度的损耗，一般和电流的平方呈正相关。
2、优化目标
对高频开关电源变压器进行优化，主要目的就是使其原有的性能得到完善，使其整体规模变小，重量减轻，高频化和高功率密度化性能更显著，还要使变压器的各种相关参数得到合理的设置，总之就是使变压器在开关电源中的核心地位得到体现，使其对开关电源的作用力更大。确立了具体的优化目标，就要充分考虑影响目标实现的因素，分别进行优化设计。比如为了使其效率达到最大，就要使变压器的绕组初次发挥作用时的损耗程度得到控制，铜损和铁损是等同的。为了使变压器的体积和重量便于携带，对组成变压器的结构磁芯与绕组要慎重合理选择。
3、优化设计方法
磁芯和绕组作为变压器的主要构件，不同的表现形态对于变压器的性能影响不同，为了使变压器得到有效优化，就要对不同状态下的构件进行比较选择。首先是磁芯结构，磁芯结构主要有矩形和环形两种，在这两种形态的基础上，结合变压器作用的电子设备种类，对初级绕组匝数和绕组结构进行合理的设置选择，因为它们直接影响着磁芯截面积的大小，绕组尺寸以及磁芯窗口面积的控制情况[5]。所以在进行变压器的优化设计时，在保证进行绕组的匝数和层数不同的前提条件下，比较变压器的体积、重量和损耗程度，选出最优方案。
三.高频开关电源变压器的应用
经过比较，发现矩形磁芯相比环形磁芯在等同的条件下，会有不同的表现，前者表现更为紧凑，原因有两方面。其一是变压器在作用时，需要对其进行固定，环形磁芯组成的变压器会占用部分磁芯，而矩形变压器则是借助于下侧磁芯。其二两种形态的变压器的绕组内侧长度对于磁芯窗口的影响不同，环形变压器因为有较大的冗余空间，使得磁芯窗口不能完全发挥它的功能，而矩形变压器的磁芯窗口则不受影响，还是会得到有效利用。
结语
信息化时代，各种功能的电子设备层出不穷，而这些电子设备的正常运行，需要借助高频开关电源，如何使开关电源更加高频化和高功率密度化，如何使其更加便于携带，就要对电源开关的变压器的各种参数进行合理设计，对组成变压器的磁芯与绕组进行材料和形态的选择，以使变压器得到最优的设计方案，为开关电源的质量提供保障。
参考文献：
[1]常乐.高频开关电源变压器的优化设计及其应用[J].电子技术与软件工程，2017，（01）：235.
[2]甘焯欣.高频开关电源变压器优化设计分析[J].电子制作，2016，（02）：28.
[3]孙筱琳，李国勇，王志海.高频开关电源变压器的设计分析[J].自动化技术与应用，2008，（06）：53-56.
