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编者按 |
电源是各种电子设备必不可缺少的组成部分，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。目前常用的直流稳压电源分线性电源和开关电源两大类，由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，开关电源效率可达80%~90%，比普通线性稳压电源提高近一倍，目前已成为稳压电源的主流产品。
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技术解析 |
| 上世纪60年代，开关电源的问世，使其逐步取代了线性稳压电源和SCR相控电源。40多年来，开关电源技术有了飞迅发展和变化，经历了功率半导体器件、高频化和软开关技术、开关电源系统的集成技术三个发展阶段。 |
| 本文将阐明为非隔离式开关电源(SMPS)选用电感器的基本要点。所举实例适合超薄型表面贴装设计的应用，像电压调节模块(VRM)和负载点(POL)型电源，但不包括基于更大底板的系统。 |
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开关电源设计 |
| 传统的单端反激电源一般由PWM控制芯片(如UC3842)和功率开关管(频率较高时一般使用MOSFET)组成，PWM芯片控制环路设计复杂，容易造成系统工作不稳定，功率开关管有时需要外加驱动电路。另外，反激变压器的设计也是一个难点，其往往导致电源设计周期延长。 |
| 电压控制型开关电源会对开关电流失控，不便于过流保护，并且响应慢、稳定性差。与之相比，电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，能克服电流失控的缺点，并且性能可靠、电路简单。 |
| 目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的开关频率100kHz，用MOS-FET制成的开关频率500kHz电源。开关电源的突出缺点是产生较强的EMI。EMI信号既具有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经传导和辐射会污染电磁环境，对通信设备和电子产品造成干扰。 |
| 开关电源中在动态负载的情况下为保持开关稳定，需要将电源系统设计在临界模式下工作，本文中，以FLYBACK拓扑结构为例，分析了临界状态产生的原理，并根据非连续模式和连续工作模式对应的极点和零点，提出了基于开关频率调整的临界模式控制器的设计，通过SPICE模拟，得到了相关结果，在此基础上设计了应用临界模式控制器的开关电源。 |
| 对于高于25 W照明产品和高于75 W具有开关电源的电子设备功率因数校正(PFC)已成为一项强制性要求。PFC有多种分类方法，根据PFC升压变换器电感器电流流动方式，主要分为连续导电模式(CCM)和临界导电模式。CCM-PFC可实现高达0.995的功率因数和低于5％的总电流谐波失真(THD)，但电路拓扑复杂，成本较高，而临界导电模式亦称转换模式(TM)，其优点是电路拓扑简单，但不能达到超低THD，而且电磁干扰(EMI)较大。 |
| 本文设计并实现了一种开关电源的高性能电压型PWM比较器，具有输入失调电压低、工作频率高、转换速率快和功耗低等优点。电路能够实现模块化，适合PWM控制芯片的系统集成。 |
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开关电源测试 |
| 从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。它们都要面对复杂、动态的工作环境。设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。即使是“日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。 |
| 要确保即将实现的开关电源系统(SMPS)设计可靠性、稳定性、兼容性、安全性，测量是唯一的办法。SMPS测量分为三个主要部分：有源器件测量、无源器件测量(主要是磁性元件)以及电源质量测试。有些测量可能要面对浮动电压和强电流;有些测量需要大量数学分析，才能得到有意义的结果。电源测量可能很复杂,特别是开关电源系统测量中安全技术为引人注目什么呐? |
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微软评英特尔-风河收购 |
| 最近，微软公司Windows Embedded全球高级市场总监 Ilya Bukshteyn在接受
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主编 崔澎
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