工程师必备:36个开关电源专业名词解释

Release time:2025-07-08
author:AMEYA360
source:网络
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  在快速发展的电力电子领域,无论是设计、选型、应用还是维护电源系统,清晰准确地理解相关术语至关重要。本文系统性地汇编了开关电源、DC/DC变换器及相关技术中常见的核心术语与概念,力求为工程师、技术人员及爱好者提供一份简洁明了的参考指南。掌握这些术语,是高效沟通、优化设计、规避风险、确保系统可靠运行的基础。

工程师必备:36个开关电源专业名词解释

  辅助电源/AUX(Auxiliary power supply):在有些AC/DC电源和DC/DC变换器中,有一个辅助的电源,一般加上输入电压以后就会有输出(少数辅助电源,例如,给风扇的电源也有受控的),它主要用作控制信号的电源。

  “砖”/Brick:DC/DC变换器中,“Brick”是用来表示模块大小的“单位”,有所谓的全砖、半砖、1/4砖、1/8砖、1/16砖等,例如,密封的半砖模块,其大小为2.40×2.30×0.50(单位为英寸),而开架结构半砖模块的大小为2.40×2.28×0.30(单位为英寸)(高度还有0.34英寸等不同的数值)。

  均流端/ CB (Current Balance):为了增加输出功率,把多个具有相同输出电压和输出功率的电源并联使用,把它们的“CB”端连接在一起,以达到各个模块的输出电流大致相等,以免由于不均流而导致个别电流太大的模块损坏,均流端也有用“PC”,“SWP”,“C Share”等表示。

  立方英尺/分钟和英尺/分钟/CFM(Cube feet minute)、LFM(Line feet minute):风冷的流量单位,CFM=LFM×面积S。风速的另一个单位为米/秒。

  共模噪声/Common Mode Noise:指两导体对某个基准点具有大小基本相等,方向相同的噪声,通常指交流输入L线和N线对地的噪声,可通过共模电感和Y电容来抑制它们。

  降额/Derating当环境温度较高时(例如50℃以上),有的电源必须要降低使用的输出功率,另外,有些电源在规定的输入电压范围的低端,不能满足所有的输出参数(例如:电压可调范围或功率),要降额使用。

  动态响应/Dynamic Response:当负载出现突变时,电源的输出电压会出现瞬间的过冲,然后回到正常输出状态,动态响应关心的是过冲幅度的大小和响应时间的长短。

  电磁兼容/EMC(Electromagnetic compatibility):指电源在工作中产生的电磁发射要限制在一定的范围内,另外它本身也要有一定的抗干扰能力。

  电磁干扰/EMI(Electromagnetic Interference):分为传导发射(conducted emissions)和辐射发射(Radiated emissions)。

  散热器/Heat sink:用来帮助电源内的功率元器件散热的外加金属附件,一般以铝材为多,DC/DC模块的铝基板和散热器之间,应加一些导热硅胶或导热膜,使它们有良好的接触,有助于热量的散出。

  保持时间/Hold-up Time:在开关电源的输入电压撤销后,依然保持额定输出电压不变的时间。

  浪涌电流抑制/Inrush Current Limiting:限制开机瞬间过大浪涌电流的抑制电路,最简单的是在输入电路中串接热敏电阻,也可在输入电路中串接MOS管并联功率电阻等方法来抑制浪涌电流。功率因数校正电源模块中的浪涌抑制电路是用可控硅和功率电阻并联来完成的。

  绝缘/Isolation:在电源设备中,输入端和输出端的隔离是通过高频变压器来完成的。

  环境管理体系标准/ISO14000:是国际标准化组织(ISO)继ISO9000系列标准后提出的又一套重要的系列标准。它是一整套新的、国际性的、环境方面的管理性标准,包括环境管理体系、环境审计、环境标志、环境行为评价、产品寿命周期等几个方面。该标准是一套环境自愿性标准,通过第三方认证的方式实施。

  漏电流/Leaking Current:通过输入交流电源线(L线和N线)和地线之间的电流,我国军用标准GJB1412,规定的泄漏电流小于5mA,在医疗设备上使用的电源,其漏电流一般要求小于100UA。

  电源电压调整率/Line Regulation:指输出负载固定时,输入电压从最小值缓慢变到最大值时,输出电压的变化,用百分数表示(有时也用变化量表示)。

  负载调整率/Load Regulation:指输入电压为额定值,输出负载电流从最小值缓慢变到最大值时,输出电压的变化,用百分数表示(有时也用变化量表示)。

  低电压指令/LVD (Low Voltage Directive):CE标志中的一条指令,它的对象是电压在50-1000Vac 或75-1500Vdc范围内工作的设备或机器,确保产品不危害人身与财物的安全。

  最小负载电流/(Minimum Load Current):在多路输出的电源中,有些多路输出的电源在其主路必须施加一个最小的负载电流,才能保证各路输出稳定可靠地工作。有些单路输出的电源,在并联的时候,也要加一个最小的负载电流。

  平均无故障时间/MTBF(Mean Time Between Failure):可以计算也可以由温度加速寿命试验来认证。

  负逻辑/Negative Logic:指控制模块开关的信号为低有效。当控制端对-Vin的电压为低电时,模块有输出;为高电时,模块被关闭。

  过流保护/OCP(Over Current Protection):当输出电流大于105-145%的额定电流值时,电源开始保护(输出电压下降直至停止输出),在消除了过载状态后,一般能自行恢复输出。

  并联工作/Parallel Operation:为了增加输出功率把二个模块并联起来使用,一般采用同功率,同输出电压的模块,必须把均流端连在一起,保证输出电流大致相等。总的输出电流应该小于总电流的95%。在1+1备份使用中,由于有二极管的隔离,就无所谓均流的问题了。对于并联工作的模块,其输入端必须分别连接共模电感和Y电容,以免模块之间互相影响。

  功率因数校正/PFC(Power Factor Correction):开关电源因采用电容输入滤波,功率因数很低,一般只有0.65左右,大大降低了交流电力的利用率,与此伴随的是输入电流严重的非正弦失真而增加了对电网的污染,为提高功率因数而采用功率因数校正电路,通常分为无源PFC和有源PFC两种。而且有专用功率因数校正的集成电路。

  正逻辑/Positive Logic:指控制模块开关的信号端为高有效。当控制端Remote ON/OFF对-Vin 端的电压为高电平时,模块有输出;为低电平时,模块被关闭。一般非隔离DC/DC模块的Remote ON/OFF端悬空时,为模块开启状态。

  脉冲宽度调制/PWM (Pulse Width Modulation):在开关管频率恒定的条件下,通过改变脉冲导通宽度的方法来实现稳压输出的一种方法。

  遥控开关/Remote ON/OFF:也有称CNT、RC等各种称谓,有正逻辑和负逻辑两种方式,一般DC/DC隔离模块的控制端在悬空时为高电平。而非隔离模块的控制端悬空时,正逻辑为高电平,而负逻辑为低电平,使用时更方便,如果不用控制端,悬空就行。

  射频干扰/RFI(Radio Frequency Interference):由开关电源的开关元件工作而引起的,不希望传输和发射的高频能量频谱。

  纹波和噪声/Ripple and noise:电源直流输出端的交流分量的幅值,用峰一峰值或有效值来表示,纹波的频率和开关频率相同,而噪声是由开关管,高频变压器、整流二极管等元器件的工作而产生的尖峰电压。

  指限制使用某些有害物质的指令/RoHS(Restriction of Hazardous Substances):有害物质包括:镉Cd、铅Pb、汞Hg、六价铬Cr6+、多溴联苯PBB和多溴联苯醚PBDE六种物质;DC/DC模块电源满足RoHs标准必须要求:镉物质的含量小于0.01%(100ppm),其它物质的含量小于0.1%(1000ppm)。

  串联工作/Series Operation:为了增加输出电压而把二个模块串联起来使用,一般采用同功率同输出电压的模块。如果功率不同的模块串联使用,应以输出电流小的值作为总的电流。另外模块串联使用,必须在每个模块的输出端并联一个反向肖特基二极管,因为在开机时,由于不同电源模块输出端的电压的建立可能不同步,较慢启动模块的输出端被加上反向电压,反向偏置连接的二极管提供了一个反向电流的通路,起到了保护模块的作用。

  单列直插封装/SIP(Single In–line package):模块的一种封装形式,一般为小功率DC/DC模块和非隔离电源中使用。

  输出电压调整端/Trim:外加电阻网络或电压源,可在一定的范围内调节模块的输出电压,输出电压被调高以后,输出电流应该减小,保证输出功率不会超过其额定值。在双路输出的模块中,有二路独立的Trim端,也有二路输出公用一个Trim端,也有一路有Trim端,另一个输出固定。

  X电容/X-Capacitor:和电感组成的π型滤波器的二个电容,用来滤除两根输入线的噪声。

  Y电容/Y-Capacitor:分别接在二根输入线到地的陶瓷电容和共模电感一起用来抑制共模噪声的,单从EMI滤波器的角度出发,Y电容越大越好,但从安全角度出发,Y电容的容量应越少越好,因为漏电流的大小取决于EMI滤波的Y电容的容量,最终Y电容的容量应根据安全标准来决定。

  安全距离:包括电气间隙(空间距离),爬电距离(沿面距离)和绝缘穿透距离;电气间隙:两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿空气测量的最短距离;爬电距离:两相邻导体或一个导体与相邻电机壳表面的沿绝绝缘表面测量的最短距离。

  本文梳理的电源核心术语,如同构建复杂电源系统知识大厦的一块块基石,对这些术语的精准把握,直接关系到电源产品的性能、效率、可靠性与合规性。


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开关电源的额定功率、峰值功率和过载能力有什么区别?对电机等负载启动有什么意义
  开关电源是广泛应用于各种电子设备中的电源供应装置,其性能参数包括额定功率、峰值功率和过载能力等。本文将探讨开关电源的额定功率、峰值功率和过载能力的区别,以及它们在电机等负载启动中的意义。  1. 开关电源的额定功率、峰值功率和过载能力  1.1 额定功率  定义:开关电源的额定功率是指其设计和规格所标明的持续输出功率。这是设备可以长时间持续工作的最大功率水平。  意义:额定功率反映了开关电源的稳定性和可靠性,用于保证设备正常运行时的能量供给需求。超过额定功率可能导致电源过热、损坏设备或引起其他安全问题。  1.2 峰值功率  定义:开关电源的峰值功率是指瞬时输出功率的峰值。通常是开机瞬间或负载发生突变时,电源可以提供的额外功率。  意义:峰值功率用于应对瞬时负载或启动时的高功率需求,确保系统在短时间内正常运行而不受到功率波动的影响。  1.3 过载能力  定义:开关电源的过载能力是指其承受负荷超负荷运行的能力。即使超出额定功率,电源也能在一定程度上维持输出并保护自身免受损坏。  意义:过载能力决定了开关电源对临时或偶然的过载情况的抵抗能力,帮助设备应对负载波动或故障情况,从而提高系统的可靠性和稳定性。  2. 对电机等负载启动的意义  2.1 启动需求  高初载荷:启动电机等重负载时,会产生较高的启动电流需求,需要电源提供足够的峰值功率来支撑瞬时功率需求。  稳态运行:一旦负载启动成功,电机需要稳定的额定功率供应以保证正常运转和工作效率。  2.2 开关电源性能要求  峰值功率需求:开关电源必须具备一定的峰值功率能力以满足电机等负载启动时的高负荷需求,确保启动成功并避免因功率不足而引发问题。  过载能力:对于电机等负载来说,有时会出现临时的过载情况,此时开关电源的过载能力能够提供额外支持,保护电机不受过载损害。  3. 应用领域和实际意义  3.1 工业自动化  应用场景:在工业自动化领域,开关电源的额定功率、峰值功率和过载能力很重要。工业设备如机械臂、输送带等在启动时可能需要较大的峰值功率支持,而在运行过程中又需要稳定的额定功率输出。  实际意义:通过合理选择具备足够峰值功率和过载能力的开关电源,可以确保工业设备在启动、正常运行和应对临时负载波动时表现出色,提高生产效率和设备可靠性。  3.2 航空航天领域  应用场景:在航空航天领域,飞行器的各种系统如通信、导航、雷达等需要可靠的电源供应。启动发动机、控制飞行器飞行过程中的电子设备,都需要考虑开关电源的性能参数。  实际意义:对于航空航天设备来说,开关电源的过载能力尤为重要,在面临恶劣环境和高负荷情况下能够提供稳定的电源输出,确保设备安全运行和飞行器的正常功能。  3.3 汽车电子系统  应用场景:在汽车电子系统中,包括发动机控制单元、车载娱乐系统、传感器等多个电子模块,这些模块对于开关电源的效能有着不同的要求。  实际意义:对于汽车电子系统来说,开关电源的稳定性和功率输出特性关系到整个车辆的性能和安全性。合适的开关电源设计可以确保车辆各个部件的正常运行,提高驾驶体验和安全性。
2026-02-06 11:58 reading:202
开关电源中特殊元件的类型和用途
  开关电源中特殊元件的类型和用途:  一、特种二极管:  1)快恢复二极管(FRD):反向恢复时间一般为几百纳秒,正向压降为0.6V~1V,正向电流为几安培至几千安培,反向峰值电压可达几百伏特至几千伏特。可用作开关电源中的输出整流管、一次侧钳位保护电路的阻塞二极管。  2)超快恢复二极管(SRD):在快恢复二极管基础上发展而成,其反向恢复电荷进一步减小,反向恢复时间可低至几十纳秒。可用作开关电源适配器输出整流管、阻塞二极管、反馈电路中的整流管。  3)肖特基二极管(SBD):全称为肖特基势垒二极管,它属于低电压、低功耗、大电流、超高速半导体功率器件。其反向恢复时间可小到几纳秒,正向导通压降仅为0.4V左右,整流电流可达几十至几百安培。特别适合做开关电源充电器低压输出电路中的整流二极管、续流二极管。  4)瞬态电压抑制二极管(TVS):亦称瞬态电压抑制器,其响应速度极快、钳位电压稳定,是一种新型过电压保护器件。可用来保护开关电源PWM集成电路、MOS功率器件以及其他对电压敏感的半导体器件。  5)双向触发二极管(DIAC):亦称二端交流器件,常与晶闸管配套使用,构成开关电源变压器输出过电压保护电路。  二、特种电阻器:  1)熔断电阻器(FR):亦称保险电阻器或可熔断电阻器,它兼有电阻器和熔断器的功能,熔断电流从几十毫安到几十安培,熔断时间为几秒至几十秒。  2)自恢复熔丝管(RF):亦称自恢复保险丝,具有可自动复原的性能,可反复使用,不需要维修更换。  3)软启动电阻:属于负温度系数热敏电阻(NTCR),其特点是标称阻值低(仅为1Ω~47Ω)、额定功率高(10~500W)、工作电流大(1~10A),适合作开关电源适配器的启动保护元件。  4)压敏电阻器(VSR):工作电压范围宽(6V~3000V,分若干档),对过电压脉冲响应速度快(几纳秒至几十纳秒),耐冲击电流的能力很强(可达100A~20Ka),漏电流小(低于几微安至几十微安),电阻温度系数低(小于0.05%/℃),价格低廉。可构成开关电源适配器的过电压保护电路、防雷击保护电路、消除火花电路、浪涌电压吸收回路等。  5)数字电位器(DCP):与可调式开关稳压器配套使用,构成可编程开关稳压器。  三、晶闸管:  1)单向晶闸管(SCR):与双向触发二极管配套使用,构成开关电源适配器的电压保护电路。  2)双向晶闸管(TRIAC):可构成开关电源交流输入侧的过电压保护电路。  四、其他  1)光耦合器:线性光耦合器的电流传输比(CTR)与直流输入电流(If)的特性曲线具有良好的线性度。在传输小信号时,能使输出与输入呈线性关系,适合构成精密开关电源中的光耦反馈电路,并实现二次侧与一次侧的隔离。  2)滤波器:亦称EMI滤波器,它属于双向射频滤波器。一方面能滤除从交流线引入的外部电磁干扰;另一方面还可避免开关电源适配器向外部发出噪声干扰,能显著提高开关电源适配器的抗干扰能力,并使开关电源符合电磁兼容性(EMC)标准。  3)可调式精密并联稳压器:例如XX431,可广泛用于精密开关电源适配器、充电器中,还能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。  4)磁珠:有管状、片状磁珠及磁珠阵列,能抑制开关电源适配器、充电器的开关噪声和尖峰干扰。
2026-02-03 16:46 reading:279
如何抑制开关电源产生的电磁干扰?常见的EMC/EMI问题和解决方案分享
  开关电源在运行过程中常常会产生电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI),可能对周围的电子设备、通信系统及无线网络造成负面影响。因此,有效抑制开关电源产生的电磁干扰对电子产品设计非常重要。本文将探讨如何抑制开关电源产生的电磁干扰,以及常见的电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)和电磁干扰(EMI)问题及相应的解决方案。  01抑制开关电源电磁干扰的方法  1.1 滤波器  输入滤波器:在开关电源输入端添加滤波器,可以有效地滤除高频噪声,减少电磁辐射。  输出滤波器:在输出端加入滤波器,可以降低输出端的电磁干扰,保证输出电压的纹波度。  1.2 地线设计  良好接地:确保设备的各个部分有良好的接地,减少地回路导致的辐射和传导干扰。  1.3 屏蔽技术  屏蔽罩:采用金属屏蔽罩覆盖开关电源模块,阻隔电磁波的辐射,减少外界干扰。  1.4 布线设计  合理布线:合理设计信号线和电源线的走向和距离,减少互相干扰。  02常见的EMC/EMI问题与解决方案  2.1 互相干扰  问题:不同电路之间由于电磁耦合引起相互干扰。  解决方案:合理隔离信号线和电源线,避免过近布线;采用屏蔽罩等技术隔离电路。  2.2 辐射干扰  问题:开关电源工作时产生的高频电磁波辐射影响周围设备。  解决方案:添加滤波器、使用屏蔽罩、优化地线设计等方式减少辐射。  2.3 传导干扰  问题:开关电源通过电源线传导干扰到其他设备。  解决方案:优化电源线的布局,增加滤波器,确保接地良好。  2.4 选择合适元件  问题:使用不合适的元件可能导致电磁干扰问题。  解决方案:选择符合EMC标准的元件,如滤波电容、电感等,以降低干扰。  为了验证设备的电磁兼容性,通常需要进行EMC测试并获得认证。主要的EMC测试包括辐射测试和传导测试,以确保设备符合相关的国际或行业标准。  在当今电子产品日益普及的背景下,抑制开关电源产生的电磁干扰显著重重要。有效的EMI抑制不仅可以提高产品的性能和可靠性,还可以避免对周围环境和其他设备造成干扰。通过采取合适的措施,如滤波器、良好的接地设计、屏蔽技术和合理的布线规划,可以有效减少开关电源产生的电磁干扰。
2025-12-29 15:22 reading:415
如何为开关电源(如Buck电路)计算和选择合适的电感、电容
  在电子系统中,开关电源是一种常见的电源转换器,用于将输入电压转换为所需输出电压。在开关电源设计中,合适的电感和电容的选择非常重要。本文将深入探讨如何计算和选择开关电源(如Buck电路)中的电感和电容,以实现良好的性能和稳定性。  1. 什么是Buck电路?  Buck电路是一种常见的降压型开关电源电路,通过调节开关管的通断来实现输入电压向下转换为输出电压。在Buck电路中,电感和电容是关键元件,用于滤波、储能和稳定电压输出。  2. 如何选择合适的电感?  2.1 电感的作用  电感在Buck电路中起着平滑输出电流、储存能量和限制电流波动等重要作用。正确选择电感可以提高转换效率和减小输出波纹电流。  2.2 电感选取方法  计算工作电流范围:根据负载电流和开关频率确定工作电流范围。  计算感应电压:根据电感公式和最大负载电流计算感应电压。  选择合适的电感值:结合电感公式和典型值,选择能够支持所需电流且具备合适感应电压的电感。  3. 如何选择合适的输出电容?  3.1 输出电容的功能  输出电容在Buck电路中用于储存能量、减小输出电压波纹并提供稳定输出电压。  3.2 电容选取方法  计算输出电压波纹:根据负载电流变化和输出电压要求,计算所需的输出电压波纹。  根据电容公式选择:结合输出电压波纹要求和开关频率,选择合适容值的输出电容。  4. 常见问题与解决方案  4.1 输出电压波动大  解决方案:增加输出电容容值或更换更低ESR(等效串联电阻)的电解电容。  4.2 效率低或温升过高  解决方案:重新计算电感值,优化布局,降低开关损耗,或选择功率损耗更小的电感和电容。  在设计Buck电路时,正确计算和选择电感和电容可以帮助提高转换效率、稳定性和输出质量。设计人员需要综合考虑工作条件、输出要求和性能指标,结合理论计算和实际经验,选取适合的电感和电容,以确保开关电源系统的稳定可靠运行。
2025-12-24 11:49 reading:451
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