盛春玲 段德意 劉敏 陳曉玲

（1、萊蕪鋼鐵集團(tuán)自動(dòng)化部，山東 萊蕪 271200 2、萊蕪鋼鐵集團(tuán)工程預(yù)算部，山東 萊蕪 271200）

電源是各種電子設(shè)備不可缺少的組成部分，是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)。電子電力技術(shù)的飛速發(fā)展使人們的工作、生活越來(lái)越方便，使得電源技術(shù)也迅速地發(fā)展起來(lái)，高頻小型化、模塊化是開關(guān)電源的主要發(fā)展趨勢(shì)，而模塊化是開關(guān)電源發(fā)展總體趨勢(shì)。

一.模塊電源的介紹

1.1 什么是模塊電源

將控制電路集成起來(lái)的直流穩(wěn)定電源就是模塊電源，可以直接焊接在電路板上，可以用于數(shù)字或模擬負(fù)載的供電應(yīng)用場(chǎng)合。模塊電源有AC/DC模塊和DC/DC模塊，AC/DC模塊是將交流轉(zhuǎn)化為直流，也可以是雙向的。下面用DC/DC模塊為例，簡(jiǎn)單介紹一下模塊電源的工作原理。

DC/DC它是由一次電源或者電池提供了一個(gè)直流輸入電壓經(jīng)過它的轉(zhuǎn)換以后，可以獲得一個(gè)或者幾個(gè)直流電壓。下圖1所示是輸入交流電時(shí)的簡(jiǎn)單框圖。

圖1 電源模塊的電路結(jié)構(gòu)

從圖上可以看出交流電進(jìn)入到電源濾波器后，進(jìn)行濾波以后，然后再用二極管和電容對(duì)其進(jìn)行整流并且把直流電用開關(guān)元件轉(zhuǎn)換成脈沖狀交流電，再通過變壓器把它轉(zhuǎn)變?yōu)槿我庀胍碾妷?，再通過二次整流后轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥绷?。通過比較電路和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的電源方式先將一部分直流電壓進(jìn)行比較以后，它的誤差電壓經(jīng)過占空比控制回路反饋后，在通過控制開關(guān)元件的占空比調(diào)整輸出電壓值。

1.2 模塊電源還有隔離、保護(hù)、穩(wěn)壓、電壓變化以及降噪等功能。

(1)隔離有安全隔離、噪聲隔離（模擬電路與數(shù)字電路隔離、強(qiáng)弱信號(hào)隔離）和接地環(huán)路消除。

（2）保護(hù)包括短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)等，以免損壞用電設(shè)備。

（3）穩(wěn)壓有交流市供電、分布式電源供電、遠(yuǎn)程直流供電以及電池供電。

（4）電壓變化：升壓、降壓、AC/DC和AC/DC轉(zhuǎn)化、極性變化。

（5）降噪：有源濾波如下圖2。

1.3 模塊電源的優(yōu)點(diǎn)

圖2 模塊電源的作用

（1）設(shè)計(jì)上比較簡(jiǎn)單，電路上只需要一個(gè)模塊電源以及少量的元器件就可以實(shí)現(xiàn)電源部分的設(shè)計(jì)，使電路變得簡(jiǎn)單而不再?gòu)?fù)雜。

（2）縮短了開發(fā)時(shí)間，因?yàn)殡娫茨K有多個(gè)輸入、輸出供選擇，用戶就可以根據(jù)需要隨時(shí)增加、更換和減少電源模塊，滿足需要完成電路的設(shè)計(jì)，大大縮減了開發(fā)時(shí)間，使電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更容易完成。

（3）模塊電源有很好的冷卻傳導(dǎo)方式，因?yàn)樗型鈿?、集熱沉和散熱器于一體的結(jié)構(gòu)形式，使電源模塊的溫度值達(dá)到最小值。

（4）模塊電源采用全自動(dòng)化生產(chǎn)，并有高科技生產(chǎn)技術(shù)，因而質(zhì)量可靠穩(wěn)定。

二.模塊電源的應(yīng)用

在以往的電路設(shè)計(jì)中，電源部分的設(shè)計(jì)與整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相互獨(dú)立的，電源部分設(shè)計(jì)只要滿足了系統(tǒng)的需要就可以了，行成了二者相互脫離的局面，形成了集中型電源系統(tǒng)。這種的設(shè)計(jì)往往是體積很大，散熱不好，工作效率低，出現(xiàn)的故障也多，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)在高速發(fā)展的電子行業(yè)。為了解決這一問題，系統(tǒng)開發(fā)者采用分散型電源系統(tǒng)的方案，其中電源模塊占著主導(dǎo)地位，它使電源部分與整個(gè)的系統(tǒng)的有機(jī)的結(jié)合起來(lái)了。

圖3 分散型供電電源

分散型電源系統(tǒng)中，電源部分可以有一個(gè)或者多個(gè)AC/DC模塊給電路提供直流電路，再由DC/DC模塊從直流總線給各個(gè)功能部分提供電源，各電路的電源是相互獨(dú)立的，如圖3所示。

這種供電方式與集中型電源系統(tǒng)比較起來(lái)有很多的優(yōu)勢(shì)：

1.因?yàn)闇p少了低電壓大電流的直流輸電線路，所以減少了輸電線路的損耗，提高了系統(tǒng)的效率。

2.集中型電源系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)電源系統(tǒng)都需要更換，而分散型電源系統(tǒng)就不需要這樣，只要更換部分電源模塊就可以了，減少了很多損失。

3.直流輸出電流小，因而壓降小，布線的時(shí)候就可以使用細(xì)線，布線就比較容易。

4.負(fù)載與電源部分距離小，減少了線路阻抗對(duì)調(diào)整性的影響，因而輸出電壓比較穩(wěn)定。

從而看出，分散型電源系統(tǒng)優(yōu)于集中型電源系統(tǒng)是因?yàn)樵O(shè)計(jì)中采用了電源模塊。在模塊電源的使用過程中，要采取一些輸入保護(hù)措施。模塊電源內(nèi)部沒有保險(xiǎn)絲，一般要在外部使用保險(xiǎn)絲進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于瞬間過壓保護(hù)，一般采取加裝瞬態(tài)抑制二極管或者瞬態(tài)吸收器，它們要放在保險(xiǎn)絲的后面，電容的前面。AC/DC模塊大部分失效時(shí)因?yàn)槔讚粼斐傻?，所以防雷處理很重要?/p>

三. 模塊電源使用需要注意的事項(xiàng)

1.模塊電源可以串聯(lián)使用，可以獲得較高的電壓，但是可能會(huì)影響模塊的反饋回路，造成電壓不穩(wěn)定。通常情況下串聯(lián)的模塊不同步，造成輸出紋波疊加現(xiàn)象，使總的紋波大于單塊模塊的紋波。

2.電源模塊的并聯(lián)一般不采用，因?yàn)槿羰褂貌⒙?lián)，必須是模塊電源內(nèi)部設(shè)有均流功能，這樣的電源才可以并聯(lián)運(yùn)行，工作的時(shí)候，電源模塊幾乎不可能提供相同的輸出電流，也不可能有完全相等的輸出電壓，所以一般不允許。

3.要提高電源的效率，要盡量減少輸入電壓與輸出電壓的壓差。模塊電源的產(chǎn)生，給電子系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)增添了無(wú)限生機(jī)，給電子開發(fā)者帶來(lái)了很大便利。

近幾年來(lái),隨著軟開發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣,模塊電源的增幅已經(jīng)超出了一次電源。隨著高頻軟開關(guān)、半導(dǎo)體工藝和封裝技術(shù)的大量使用,模塊電源的工作效率越來(lái)越高,應(yīng)用也越來(lái)越簡(jiǎn)單。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們相信電力電子技術(shù)使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)和高效率的用電結(jié)合。

[1]溫振霖.小功率多路輸出模塊電源的研究.2009-南京航空航天大學(xué)：電力電子與電力傳動(dòng).

[2]顧亦磊.集成模塊電源拓?fù)錁?biāo)準(zhǔn)化的研究.2008-浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院：電力電子與電力傳動(dòng).