外文翻譯---開關(guān)模式電源

1、<p><b>　　附錄1 外文翻譯</b></p><p><b>　　外文資料</b></p><p>　　Switched-mode power supply</p><p>　　A switched-mode power supply (also switching-mode power supply,

2、 SMPS, or simply switcher) is an electronic power supply unit (PSU) that incorporates a switching regulator. While a linear regulator maintains the desired output voltage by dissipating excess power in a pass power trans

3、istor, the switched-mode power supply switches a power transistor between saturation (full on) and cutoff (completely off) with a variable duty cycle whose average is the desired output voltage. It switches at a much-<

4、;/p><p>　　A note about terminology</p><p>　　Although the term "power supply" has been in use since radios were first powered from the line/mains, that does not mean that it is a source of

5、 power, in the sense that a battery provides power. It is simply a device that (usually) accepts commercial AC power and provides one or more DC outputs. It would be more correctly referred to as a power converter, but l

6、ong usage has established the term.</p><p>　　Classification</p><p>　　SMPS can be classified into four types according to the input and output waveforms: AC in, DC out: rectifier, off-line conver

7、ter input stage DC in, DC out: voltage converter, or current converter, or DC to DC converter.</p><p>　　AC in, AC out: frequency changer, cycloconverter, transformer DC in, AC out: inverter</p><p&

8、gt;　　Input rectifier stage</p><p>　　If the SMPS has an AC input, then the first stage is to convert the input to DC. This is called rectification. The rectifier circuit can be configured as a voltage doubler

9、 by the addition of a switch operated either manually or automatically. This is a feature of larger supplies to permit operation from nominally 120 volt or 240 volt supplies. The rectifier produces an unregulated DC volt

10、age which is then sent to a large filter capacitor. The current drawn from the mains supply by this rectifier</p><p>　　Inverter stage</p><p>　　The inverter stage converts DC, whether directly fr

11、om the input or from the rectifier stage described above, to AC by running it through a power oscillator, whose output transformer is very small with few windings at a frequency of tens or hundreds of kilohertz (kHz). Th

12、e frequency is usually chosen to be above 20 kHz, to make it inaudible to humans. The output voltage is optically coupled to the input and thus2very tightly controlled. The switching is implemented as a multistage (to ac

13、hieve hig</p><p>　　Voltage converter and output rectifier</p><p>　　If the output is required to be isolated from the input, as is usually the case in mains power supplies, the inverted AC is use

14、d to drive the primary winding of a high-frequency transformer. This converts the voltage up or down to the required output level on its secondary winding. The output transformer in the block diagram serves this purpose.

15、 If a DC output is required, the AC output from the transformer is rectified. For output voltages above ten volts or so, ordinary silicon diodes are comm</p><p>　　Regulation</p><p>　　A feedback

16、circuit monitors the output voltage and compares it with a reference voltage, which is set manually or electronically to the desired output. If there is an error in the output voltage, the feedback circuit compensates by

17、 adjusting the timing with which the MOSFETs are switched on and off. This part of the power supply is called the switching regulator. The Chopper controller shown in the block diagram serves this purpose. Depending on d

18、esign/safety requirements, the controller may or </p><p>　　Transformer design</p><p>　　SMPS transformers run at high frequency. Most of the cost savings (and space savings) in off-line power sup

19、plies come from the fact that a high frequency transformer is much smaller than the 50/60 Hz transformers formerly used. There are several differences in the design of transformers for 50 Hz vs 500 kHz. Firstly a low fre

20、quency transformer usually transfers energy through its core (soft iron), while the (usually ferrite) core of a high frequency transformer limits leakage.Since the waveforms</p><p>　　Power factor</p>

21、<p>　　Simple off-line switched mode power supplies incorporate a simple full wave rectifier connected to a large energy storing capacitor. Such SMPSs draw current from the AC line in short pulses when the mains inst

22、antaneous voltage exceeds the voltage across this capacitor. During the remaining portion of the AC cycle the capacitor provides energy to the power supply. As a result, the input current of such basic switched mode powe

23、r supplies has high harmonic content and relatively low power factor. T</p><p>　　Quasiresonant ZCS/ZVS</p><p>　　A quasiresonant ZCS/ZVS switch (Zero Current/Zero Voltage) is a design where "

24、;each switch cycle delivers a quantized 'packet' of energy to the converter output, and switch turn-on and turn-off occurs at zero current and voltage, resulting in an essentially lossless switch."</p>

25、<p>　　Efficiency</p><p>　　Higher input voltage and synchronous rectification mode makes the conversion process more efficient. Higher switch frequency allows component size to be shrunk,but suffer fro

26、m radio frequency (RF) properties on the other hand. The power consumption of the controller also has to be taken into account.</p><p>　　Applications</p><p>　　Switched-mode PSUs in domestic prod

27、ucts such as personal computers often have universal inputs, meaning that they can accept power from most mains supplies throughout the world, with rated frequencies from 50 Hz to 60 Hz and voltages from 100 V to 240 V (

28、although a manual voltage range switch may be required). In practice they will operate from a much wider frequency range and often from a DC supply as well. In 2006, at an Intel Developers Forum, Google engineers propose

29、d the use of a single 12 </p><p>　　Terminology</p><p>　　The term switchmode was widely used until Motorola trademarked SWITCHMODE(TM), for products aimed at the switching-mode power supply marke

30、t, and started to enforce their trademark[19].</p><p><b>　　中文譯文</b></p><p><b>　　開關(guān)模式電源</b></p><p>　　開關(guān)模式電源（也開關(guān)式電源，開關(guān)電源，或只是交換機）是一種電子電源 供應(yīng)器（電源），包含了開關(guān)穩(wěn)壓器。雖然線性穩(wěn)壓

31、保持理想的輸出電壓超過電 源的耗散在通過功率晶體管的開關(guān)模式電源開關(guān)功率晶體管飽和度之間，并斷開（完全關(guān)閉），可變占空比是其平均理想的輸出電壓。它的開關(guān)在一個非常高的頻率（幾十甚至幾百千赫）比交流的頻率要高，相當(dāng)于變壓器，可充當(dāng)遠距離傳輸電源。創(chuàng)建一個矩形開關(guān)波形，通常涉及到的主要的變壓器;通常幾個二級整 流器，一系列電感、電容和濾波提供各種直流輸出低紋波。主要利用這一方法提高效率，因為開關(guān)晶體管功耗小、功率大，半導(dǎo)體為關(guān) 閉狀態(tài)（有源

32、區(qū)）。其他優(yōu)勢包括更小的尺寸和較輕的重量（從消除低頻變壓器 具有高體重）和低熱量的產(chǎn)生，還有更高的效率。缺點包括更大的復(fù)雜性，產(chǎn)生高振幅，高頻率能量，必須加低通濾波器，以避免電磁干擾 ( EMI ）之類，和紋波電壓的開關(guān)頻率和諧波頻率不足。</p><p><b>　　有關(guān)術(shù)語的說明</b></p><p>　　雖然“電源一詞”開始出現(xiàn)于無線電的供電線路/主干線，這并

33、不意味著它 是力量的源泉，而是作為一個電池提供電源。這是一個這直接由公網(wǎng)交流供電，提供一個或多個直流輸出的設(shè)備。更確切地可將其稱為電源轉(zhuǎn)換器，但可長時間不間斷使用。</p><p><b>　　分類</b></p><p>　　開關(guān)電源可分為四種類型根據(jù)輸入和輸出波形： 交流——直流：整流器，離線轉(zhuǎn)換器輸入級 直流——直流：電壓轉(zhuǎn)換器，或電流轉(zhuǎn)換器，或直流對直流轉(zhuǎn)換器

34、 交流——交流：變頻器，變頻，變壓 直流——交流：逆變器。</p><p><b>　　輸入整流器階段</b></p><p>　　如果有一個開關(guān)電源 AC 輸入，然后在第一階段把交流變成直流輸出。這就是所謂的整流。整流電路可配置一個電壓倍增，增加了一個開關(guān)操作手動或自動。這是一個較大的特點，這類產(chǎn)品允許用電范圍從 120V 到 240V。整流器產(chǎn)生穩(wěn)壓直流電壓，然后

35、通過一個大型濾波電容器。目前從電源的這一整流電路中出現(xiàn)的短脈沖交流電壓峰值來看。這些脈沖產(chǎn)生重大的高頻能量，從而降低了功率因數(shù)。 特別控制技術(shù)可以采用下列開關(guān)電源， 以迫使平均輸入電流跟蹤正弦形狀的交流 輸入電壓，因此，設(shè)計師應(yīng)設(shè)法糾正功率因數(shù)。一個開關(guān)電源與 DC 輸入并不需 要這個階段。一個開關(guān)電源設(shè)計的 AC 輸入然后變?yōu)橹绷鞴╇姡▽?230V 交流變?yōu)?330V 直流），直流經(jīng)過整流階段不變。這是可取的協(xié)商，但該手冊在嘗試此動作

36、，盡管大多數(shù)供應(yīng)是有相當(dāng)?shù)哪芰Φ炔僮?，即使沒有提到的文件中。然而，這種類型的使用可能有害整流階段，因為它只能利用二極管整流的滿負荷的一半。這可能導(dǎo)致器件過熱，并導(dǎo)致電源受到損害。如果開關(guān)電源在輸入范圍內(nèi)使用，整流器階段通常配置一個電壓補償作業(yè)時 的低電壓（~120VAC）范圍和作為直整流作業(yè)時的高電壓（~240VAC）的</p><p><b>　　逆變階段</b></p>&

37、lt;p>　　逆變直流轉(zhuǎn)換階段，無論是直接輸入或從整流階段輸入，要變?yōu)榻涣餍枰?過一個電源振蕩器，其輸出變壓器有很少的繞組，頻率為幾十或幾百千赫 （ kHz ） 。頻率通常選擇將超過 20 千赫，使人們察覺不到。輸出電壓是光耦 合輸入，從而可以非常嚴(yán)格的控制。開關(guān)是實施一個多倍放大能力（以實現(xiàn)高增 益）的 MOSFET。 MOSFET 的是一種有低導(dǎo)通、高電流能力的晶體管。因為只有最 后一個階段有一個大的占空比，可在前幾個階段實

38、施雙極晶體管導(dǎo)致大致相同的 效率。第二個最后階段需要一個相輔相成的設(shè)計，在一個晶體管后接一個相同的 MOSFET 和一個放電 MOSFET 的。設(shè)計使用一個電阻可以運行大部分的空閑時間，降低效率。所有早期階段不能達到很好的效率，因為每一個階段功耗都會降低了 10 倍，從而早期階段負責(zé)最多產(chǎn)生 1％的效率。</p><p>　　電壓轉(zhuǎn)換器和輸出整流器</p><p>　　如果輸出要與輸入分開

39、，常常作為工作電路提供主電源。逆變交流是用來驅(qū) 動主要繞組的高頻變壓器。這種轉(zhuǎn)換的電壓上升或下降到所需的輸出電平可在其 二次繞組。如果需要輸出直流，糾正變壓器輸出的交流。輸出電壓為 10 伏或 10V 以上的話，常用普通硅二極管。對于較低的電壓，肖特基二極管時常用的整流元件; 它的優(yōu)勢，恢復(fù)時間比硅二極管更快（允許低損耗運行在更高的頻率）和可以在 電壓下降時進行。甚至輸出電壓更低的 MOSFET 可作為同步整流器;與肖特基二極 管相比，

40、它們可將電壓控制在較低范圍。經(jīng)過整流后的電壓輸出較平滑，然后通過一個電感器和電容器組成的過濾器。對于更高的開關(guān)頻率，較低的電容和電感元件是必要的。簡單的說，非隔離式電源包含一個電感，而不是變壓器。這種類型的電源包 括升壓轉(zhuǎn)換器，降壓轉(zhuǎn)換器，以及所謂的升壓轉(zhuǎn)換器。這些屬于最簡單的一類單 輸入，單輸出轉(zhuǎn)換器，它利用一個電感器和一個有效的開關(guān)。降低的降壓轉(zhuǎn)換器 的輸入電壓的比率傳導(dǎo)時間與總開關(guān)期間成正比，這就是所謂的占空比。例如，一個理想的降

41、壓轉(zhuǎn)換器與輸入為 10 V 運行在 50 ％占空比，將產(chǎn)生平均輸出為 5V 電壓。反饋控制回路是用來</p><p><b>　　條例</b></p><p>　　監(jiān)測反饋電路的輸出電壓，并與它的參考電壓相比較，期望設(shè)置手動的或電子的輸出。如果有一個錯誤的輸出電壓，反饋電路補償調(diào)整的時機與該 MOSFET 的是接通或關(guān)斷。這部分的電力供應(yīng)被稱為開關(guān)穩(wěn)壓器。根據(jù)安全設(shè)計

42、的要求，控制器可能不會只包含一個孤立的隔離機制（如光耦合器）直流輸出。電腦、電視機和錄像機用品的開關(guān)電源中的光耦合器嚴(yán)格控制輸出電壓。開環(huán)監(jiān)管沒有反饋電路。相反，他們依賴于持續(xù)恒定電壓和輸入變壓器或電感，并且承擔(dān)的輸出將會是正弦的。設(shè)計調(diào)節(jié)補償寄生電容的變壓器或線圈。單極 設(shè)計也彌補磁滯回的核心。反饋電路需求的運行功率，然后才可以發(fā)電，從而增加非開關(guān)電源。</p><p><b>　　變壓器設(shè)計<

43、/b></p><p>　　開關(guān)電源變壓器的運行在高頻率。大部分的線性電源成本節(jié)省 （又節(jié)省空間） 在來自這樣一個事實，即高頻變壓器使用的頻率是遠小于 50/60 赫茲。有幾個不同的設(shè)計，變壓器 50 赫茲與 500 千赫。首先低頻變壓器傳輸能量 通常通過其核心（軟鐵），而（通常鐵氧體）核心的高頻變壓器限制泄漏。由 于一個開關(guān)電源波形在一般高速（脈寬調(diào)制方波），線路必須能夠支持高次諧波 的基頻由于集膚效應(yīng)，

44、這是一個功率損耗的主要來源。</p><p><b>　　功率因數(shù)</b></p><p>　　簡單線性開關(guān)式電源納入一個簡單的全波整流電路連接到一個大型能源儲存電容器。這種開關(guān)電源目前來自 AC 線短脈沖的瞬時電壓超過電源電壓在此電 容。在余下的部分交流周期電容器提供能源的電力供應(yīng)。 最后，輸入電流等基本開關(guān)式電源的高次諧波含量和相對較低的功率因數(shù)。 這造成額外的負

45、荷效用線，增加暖氣的實用變壓器和標(biāo)準(zhǔn)交流電動機，并可能引 起的穩(wěn)定性問題在一些應(yīng)用，如在應(yīng)急發(fā)電機系統(tǒng)或飛機的發(fā)電機。諧波可以刪 除通過使用濾波器的過濾，但非常昂貴，以及電力企業(yè)可能需要一個非常低的功 率因數(shù)，以購買和安裝過濾現(xiàn)場。 在 2001 年歐洲聯(lián)盟實施的標(biāo)準(zhǔn) IEC/EN61000-3-2 設(shè)限的諧波的交流輸入電 流諧波的第 40 次以上的設(shè)備 75 美國標(biāo)準(zhǔn)的定義四類設(shè)備根據(jù)其類型和電流波 形。最嚴(yán)格的限制（ D 類）都建立

46、了個人電腦，電腦顯示器，電視接收器。為了符合這些要求的現(xiàn)代開關(guān)模式電源供應(yīng)器通常包括一個額外的功率因數(shù)校正 （ PFC ）的階段。 把目前的監(jiān)管提高階段后，直升機離線整流器（收取存儲電容器）可幫助正 確的功率因數(shù)，但增加了復(fù)雜性（和成本）。</p><p>　　Quasiresonant 諧振/開關(guān)</p><p>　　一個諧振/零電壓開關(guān)（零電流/零電壓）是一種設(shè)計的“每個開關(guān)周期提供

47、了一個量化'包'的能量轉(zhuǎn)換器輸出，并切換開啟和關(guān)閉發(fā)生在零電流和電壓，導(dǎo) 致基本上無損開關(guān)。 </p><p><b>　　效率</b></p><p>　　較高的輸入電壓在同步整流模式轉(zhuǎn)換過程中更有效率。較高開關(guān)頻率允許元 件尺寸縮小但遭受的射頻（ RF ）性能另一方面。耗電量的控制器也必須加以考慮。</p><p><

48、b>　　應(yīng)用</b></p><p>　　開關(guān)模式電源的產(chǎn)品在國內(nèi)也有很多應(yīng)用，如將它們大量應(yīng)用與個人電腦 中，這意味著它們可以適用于世界各地的電路中，額定頻率從 50 赫茲到 60 赫茲，電壓從 100 伏至 240 伏（雖然可能需要手動調(diào)節(jié)開關(guān)電壓范圍） 。他們將在實踐 中適用于更廣泛的頻率范圍，而且往往也可以由直流電源供電。2006 年，在英 特爾開發(fā)商論壇，谷歌工程師建議使用一個單一的

49、12 V 電源在 PC ，高效率的 開關(guān)模式用品直接在 PCB 上。最現(xiàn)代化的臺式和筆記本電腦已經(jīng)有一個 DC-DC 轉(zhuǎn)換器在主板上，電壓從電 源或電池送往核心 CPU，CPU 的最低電壓為 0.8 V，到 2007 年臺式電腦的 CPU 電 壓在 1.2~1.5之間。大多數(shù)筆記本電腦也有一架 DC - AC 變換器加緊電壓由電池 來驅(qū)動背光，通常約 1000 Vrms 。某些應(yīng)用程序，如在汽車行業(yè)，普通汽車經(jīng)常使用 12 伏直流電，在

50、某些工業(yè)環(huán)境中，直流電源選擇，以避免哼聲和干涉和易用性的一體化電容器和電池用 來緩沖的電壓。大多數(shù)小飛機使用 28 伏直流電，但大型飛機像波音 747 通常使 用了90 千伏安 3 相 200 V 交流 </p><p><b>　　術(shù)語</b></p><p>　　開關(guān)模式這個詞開始作為術(shù)語應(yīng)用還是很廣泛的，直到摩托羅拉將其注冊為商標(biāo)，將這種開關(guān)模式的電源市場化，并