開關電源設計的一般考慮

如果你既要快速瞬態(tài)響應，又要低噪聲，那是最糟糕的負載。那你得運用以上的技術，還得花費許多心血。

1.3.3 電話

電話大約在100年前出現(xiàn)的，一直使用大量的鐵和銅，而不是半導體。它是由電話線供電，而不是電網(wǎng)供電，這就是為什么電燈不亮，而電話照樣暢通。電源距離在幾百米，甚至幾千米以外，在電話和電源之間引入了較大電線電阻和電感。

電話有三個不同的模式：既不通話又沒有振鈴，通話，待通。這三種狀態(tài)具有不同的特性，每種特性在每個國家也是不同的。

為了解驅動電話振鈴有多困難，拿出一些數(shù)據(jù)來考慮。在振鈴狀態(tài)，電話看起來像一個電感和電容串聯(lián)并用一個低頻正弦波電源驅動。此正弦波在電話端電壓最小40Vrms(美國)或35V（德國）。實際上，由于電源輸出在達到電話之前經(jīng)過不同阻抗分壓，需要的驅動電源電壓要高得多。美國近似7kΩ與8μF串聯(lián)，驅動電源是20Hz正弦波。而德國似乎是3.4kΩ與850nF串聯(lián)，用25Hz驅動。法國電話是大于2KΩ和小于2.2μF,可以用25Hz或50Hz驅動，取決于是差動（平衡）還是不對稱驅動。電話本身作為負載更是五花八門，阻抗由6kΩ～60kΩ，或更高。也不知道這些電話是怎樣電源供電，除非這個國家自行規(guī)定。甚至一個電源同時帶5個電話機。

1.3.4 熒光燈

熒光燈是另一個特殊負載，用一個特殊的稱為鎮(zhèn)流器的電源驅動。燈管就有很多類型，不同長度燈管和環(huán)形燈管，冷陰極大臺燈，廣場照明的鈉燈等等。他們具有不同發(fā)光和電氣特性，但在他們之間重要的不同是否具有加熱燈絲。不需要燈絲的，僅需要兩根導線的稱為直接啟動燈管；如果有加熱燈絲，還需要增加兩根加熱燈絲導線稱為快速啟動燈管。因其他特性相同，這里僅討論有燈絲的熒光燈。

熒光燈管是充氣的例如充有氬氣和一滴水銀液體，水銀在工作時蒸發(fā)成氣體。玻璃管內(nèi)壁涂敷類似顯象管的熒光物質。工作時電壓通過氣體加在管兩端，燈管實際上有一個陰極和一個陽極，但加在燈管上是交流電，不必要區(qū)分正負。用交流可減少電極的電蝕。

必須有足夠的啟動電壓才能使燈管內(nèi)的氣體電離，也就是說電離形成等離子。等離子發(fā)出紫外線光，激發(fā)了涂敷在管內(nèi)壁的熒光物質轉變成可見光。它比利用高溫加熱發(fā)光的白熾燈發(fā)光效率高。

燈管內(nèi)的水銀是劇毒物質，請不要隨地將燈管打破，否則嚴重破壞環(huán)境。

當燈管關斷時，它呈現(xiàn)高阻抗，因為水銀是液體，需要高壓啟動。冷陰極型（即沒有燈絲）就需要一定時間高壓以后導通它。帶有燈絲需要加熱燈絲，應用數(shù)百毫秒時間加高壓，預熱大大地降低了燈管的壽命。由于早先電子鎮(zhèn)流器忽視這個問題，電子鎮(zhèn)流器業(yè)發(fā)展較慢。

在燈絲預熱加上高壓以后，燈管導通。一旦燈管導通，燈管近似像一個穩(wěn)壓管，如流過燈管的電流加倍，但燈管端電壓或許只變化10%。管子通過加倍的電流，當然亮度也加倍，壽命也因此降低。因此需要一個鎮(zhèn)流器，保持燈管亮度，同時使電壓、電流保持在燈管廠家規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。

在導通狀態(tài)，燈絲仍然發(fā)熱，但已遠小于預熱時的功率。燈絲是電阻絲，可減少燈絲電壓減少發(fā)熱，而延長燈管壽命。

負載時各式各樣的，可見，不研究負載特性去做電源是不可能做好的。

1.4安全

研究、開發(fā)和使用電源，當然要與交流電網(wǎng)高壓打交道。常常碰到不僅是交流高壓（220V/380V），而且還要遇到300V/500V直流。因此使用和操作人員應當時刻注意到用電的人身安全。國際及各國都制定了電氣設備的安全標準。

應當知道，觸電時是電流危及生命，而不是電壓。人體感覺到刺激的電流1mA，通過人體的電流達數(shù)十mA以上時，肌肉就產(chǎn)生收縮抽搐現(xiàn)象，使人體不能自己離開電線。將使心臟喪失擴張和收縮能力，直至死亡。但各人對電流的敏感程度相差較大。如表1.2 所示。

究竟多大電流、多長時間造成死亡尚不明白。為防護觸電，許多國家規(guī)定允許觸電電流與時間的乘積為30mAS。各國規(guī)定允許觸電電壓如表1.3。

不管怎樣，應當注意安全問題。首先，應避免帶電操作。即轉接電路時，應當在斷電情況下接線。如果高于50V直流，應一只手接觸電路,一只手放在背后，避免電流經(jīng)一只手流經(jīng)心臟，再流過另一只手構成回路。

同樣的理由，對地通路不導電。如果你的皮鞋橡膠底破了，就不必再穿了。

在許多電源中，由電網(wǎng)輸入（220V或380V）直接整流濾波，或經(jīng)過PFC變換輸出高壓直流提供DC/DC變換器。有時需要測量電路波形。你是否知道示波器的金屬外殼是接地的？你是否還知道示波器輸入地與外殼是相連的？你是否還知道交流電網(wǎng)的中線、地線的連接方式？如果你不知道，就可能在測量操作被電擊或損壞被測電路元件。

作者曾多次經(jīng)歷過這樣的事例：用示波器觀察直接由單相電網(wǎng)可控整流電路，而造成操作者觸電和燒毀可控硅整流器，還有甚至損壞了控制電路。其中一個是示波器與整流器同一交流電源供電，示波器雖然有三線插頭，但是配電電路地線與中線是相連的，這就造成示波器接地外殼將被測電路短路。

從安全考慮，示波器必須三線制供電，即相、中和地－三線插頭。為了避免短路，示波器應當用一個變比為1:1的隔離變壓器隔離供電，這就避免了接觸任何高電位。即便如此，在檢測高于表2所示安全電壓的路時，也應當在斷電的情況下轉換測試點。

如果電路中直流高壓大電容，在斷電情況下，即使設置了放電電阻（一般在大電容上并聯(lián)大電阻），仍需等待一定時間，要確認電容電壓是否完全放電后，才能進行電路操作。

實驗室內(nèi)的桌面應當有絕緣墊，座椅最好不是導電材料。地面也應當良好絕緣。