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开关电源的主要性能指标及其分析

开关电源主要性能指标分为输入参数、输出参数、电磁兼容性能

指标和其他标准等４类，它们是开关电源选择和设计制造的依据。

1、输入参数

（1）输入电压

国内应用的民用交流三相电源电压为３８０Ｖ，单相为２２０Ｖ。

目前，开关电源多采用国际通用电压范围，即单相交流８５～２６５

Ｖ，这一范围覆盖了全球各种民用电源标准所限定的电压。

直流输入电压情况较复杂，从２４～６００Ｖ均有可能。

由于输入电压变化范围过宽，在设计开关电源过程中就必须留下

较大裕量而造成浪费，因此，变化范围应在满足实际要求的前提下尽

可能小。

（2）输入频率

我国市电频率为５０Ｈｚ。航空、航天及船舶用电源常采用４０

０Ｈｚ，它们的输入电压通常为单相或三相１１５Ｖ，整流后的脉动

频率远高于工频，因而整流后所接滤波电容的电容量可减小很多。

（3）输入相数

三相输入的情况下，整流后直流电压约为单相输入时的１．７倍，

当开关电源功率大于５ｋＷ时，应选三相输入，以避免引起电网三相

间的不平衡，同时可减小主电路的电流，以降低损耗。功率为３～５

ｋＷ时可选单相输入，以降低主电路电压等级，以降低成本。

（4）输入谐波电流和功率因数

为保护电网环境、降低谐波污染、提高电能效率，许多国家和地

区已出台相应的更高的标准要求（ＩＥＣ６１０００－３系列），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，因而，输入

谐波和功率因数成为开关电源的一个重要指标，也成为设计、应用开

关电源产品的一个重点。但减小谐波电流和提高功率因数会增大电路

的复杂程度，增加成本，可靠性也会随着元器件的增加而下降。因此，

应根据实际需要和有关标准来制定指标。

目前单相有源功率因数校正（ＰＦＣ）技术已基本成熟，附加成

本也较低，可很容易使输入功率因数达到０．９９以上，输入总谐波

电流小于５％。三相ＰＦＣ技术还不成熟，若要使功率因数达到较高

值（如高于０．９９），则需要６开关ＰＷＭ整流电路，其成本很可

能会高于后级ＤＣ／ＤＣ变换器成本。在不允许成本提高很多的情况

下，只能采用单开关三相ＰＦＣ技术或无源ＰＦＣ技术。如果采用单

开关三相ＰＦＣ技术，功率因数只能达到０．９５左右，且具体电路

有些问题尚未彻底解决；如果采用无源ＰＦＣ技术，功率因数只能达

到０．９左右。

2、输出参数

（1）输出电压

输出电压通常给出额定值和调节范围两项内容。输出电压上限关

系到变压器设计中电压比的计算，过高的电压上限会导致过大的设计

裕量，使额定点特性变差，因此在满足实际要求的前提下，上限应尽

可能靠近额定点。相对而言，下限的限制较宽松。

（2）输出电流

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稳压、稳流精度。影响电源稳压、

稳流精度的因素很多，主要是输入电压变化、负载变化、输出负载变

化、温度变化及器件变化等。通常精度可分三个项目考核：输入电压

调整率；负载调整率；时效偏差。在设计制造开关电源过程中同精度

相关的因数为：基准源精度、检测元件精度、控制电路中运算放大器

精度等。

①输入电压调整率Ｓ

Ｕ

Ｓ用输入电压变化ΔＵ时引起输出电压的相对变化来表示，即

ＵＩ

在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压Ｕ变化±１０％时引

Ｉ

起的输出电压Ｕ的相对变化量，即

Ｏ

有的文献用稳压系数Ｓ来表征，Ｓ为

ｒｒ

①负载调整率Ｓ

Ｉ

也称电流调整率，为输入电压和温度不变的情况下，输出电流从

０变化到最大值时输出电压的相对变化量，即

（4）电源输出特性

用特性曲线描绘电源的输出电压－电流关系。