一種新型開關(guān)電源的設(shè)計(jì)

孫文運(yùn)

（甘肅省廣播電視局白銀廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)，甘肅白銀，730900）

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)的快速增長和人民生活水平的不斷提高，開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用，隨之，它的一些缺點(diǎn)慢慢也呈現(xiàn)出來，對(duì)此，我對(duì)開關(guān)電源有改動(dòng)構(gòu)想，使它更加實(shí)用。

通過平時(shí)觀察設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)使用開關(guān)電源的過程中，開關(guān)電源在當(dāng)時(shí)天氣、市電或高或低、市電閃絡(luò)、缺相以及維護(hù)過程出現(xiàn)操作不當(dāng)?shù)沫h(huán)境下，開關(guān)電源容易損壞。通過長期大量的維修實(shí)踐中，結(jié)合相關(guān)書本中的知識(shí)，將實(shí)踐與理論相結(jié)合的情況下，對(duì)現(xiàn)有的開關(guān)電源進(jìn)行一些改動(dòng)，當(dāng)然，在工作的時(shí)候，詳細(xì)了解了設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，以及開關(guān)電源所扮演的角色，長期在工作一線對(duì)設(shè)備的觀察，掌握了開關(guān)電源出現(xiàn)的一些狀況，更加堅(jiān)定了我對(duì)開關(guān)電源整體改動(dòng)的想法，閱讀了大量的相關(guān)資料，結(jié)合當(dāng)?shù)靥鞖鈿夂虻淖兓?，市電的?dòng)態(tài)變化以及設(shè)備所處的環(huán)境。對(duì)今后的工作也是一種鼓勵(lì)，保持積極進(jìn)取的心態(tài)，使我充滿信心。

目前，現(xiàn)有的開關(guān)電源在接線側(cè)均為敞口設(shè)置，一般沒有安全防護(hù)，在使用過程中存在一定的危險(xiǎn)性。因此有必要設(shè)計(jì)出一種開關(guān)電源，能夠?qū)泳€側(cè)進(jìn)行安全防護(hù)，確保使用安全。

本實(shí)用新型開關(guān)電源的設(shè)計(jì)在于：提供一種開關(guān)電源，能夠?qū)泳€側(cè)進(jìn)行安全防護(hù)，確保使用安全。

1 整體設(shè)計(jì)

本實(shí)用新型開關(guān)電源，包括長方體形殼體、矩形線路板、防護(hù)蓋板、電源線纜以及設(shè)置于矩形線路板上的開關(guān)電源電路。矩形線路板固定安裝在長方體形殼體內(nèi)；在長方體形殼體的前側(cè)設(shè)置有一個(gè)接線窗口，并在接線窗口處橫向固定安裝有一個(gè)條形接線座，且條形接線座局部伸出接線窗口外；在條形接線座上間隔設(shè)置有各個(gè)接線電極板，并在各個(gè)接線電極板上均螺紋旋合安裝有一根接線螺栓；防護(hù)蓋板的兩端均設(shè)置有一個(gè)側(cè)邊條形板，兩個(gè)側(cè)邊條形板的端部分別擺動(dòng)式鉸接安裝在長方體形殼體左右側(cè)邊的前端；防護(hù)蓋板的截面為L形，用于在擺動(dòng)后罩蓋在條形接線座上；在長方體形殼體的后側(cè)面中心處設(shè)置有穿線管，電源線纜的一端貫穿穿線管進(jìn)入長方體形殼體內(nèi)，電源線纜的另一端電連接設(shè)置有電源插頭。如圖1~圖3所示。

圖1為本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)；圖2為本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的防護(hù)蓋板結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 開關(guān)電源滑蓋板及電源線

圖2 開關(guān)電源總體輪廓

圖3 開關(guān)電源防護(hù)蓋板式樣

2 新型開關(guān)電源結(jié)構(gòu)要求

第一點(diǎn)，在條形接線座上間隔設(shè)置有各個(gè)絕緣隔板，接線電極板位于各個(gè)絕緣隔板之間。

第二點(diǎn)，在條形接線座上橫向設(shè)置有一個(gè)條形隔板，用于橫向絕緣隔離在接線窗口處。

第三點(diǎn)，矩形線路板通過絕緣螺栓安裝在長方體形殼體的中部，并在矩形線路板的中部設(shè)置有風(fēng)扇安裝孔；在長方體形殼體的上側(cè)面、下側(cè)面、左側(cè)面以及右側(cè)面上均設(shè)置有條形散熱窗；在風(fēng)扇安裝孔上固定安裝有一個(gè)散熱風(fēng)扇；散熱風(fēng)扇的正電源端和負(fù)電源端與對(duì)應(yīng)輸出電壓的穩(wěn)壓電路的正極輸出端和負(fù)極輸出端電連接。

第四點(diǎn)，在長方體形殼體左右側(cè)邊的前端均設(shè)置有一個(gè)圓形凹槽；在兩個(gè)圓形凹槽的槽邊處均設(shè)置有向后延伸的條形槽；在兩個(gè)側(cè)邊條形板的端部相對(duì)內(nèi)側(cè)均設(shè)置有一個(gè)條形凸塊；兩個(gè)條形凸塊分別嵌入兩個(gè)圓形凹槽中實(shí)現(xiàn)鉸接安裝，且條形凸塊旋轉(zhuǎn)至水平后向后移動(dòng)可分別嵌入兩個(gè)條形槽中。

第五點(diǎn)，在條形槽的上下側(cè)槽邊上均間隔設(shè)置有用于夾持條形凸塊的橡膠防滑凸棱。

第六點(diǎn)，在防護(hù)蓋板上與各個(gè)接線電極板靠近位置處對(duì)應(yīng)設(shè)置有各個(gè)U形接線槽口。

3 新型開關(guān)電源原理及各個(gè)元器件作用闡述

開關(guān)電源電路如圖4所示，包括熔斷器FU、壓敏電阻RV、熱敏電阻RT、電容C1、電容C2、電容C3、電容C4、電解電容C5、二極管D1、二極管D2、二極管D3以及二極管D4；熔斷器FU的一端與電源線纜的正極線纜電連接，熔斷器FU的另一端分別與壓敏電阻RV的一端、電容C4的一端、二極管D1的負(fù)極端、電容C3的一端以及二極管D2的正極端電連接；熱敏電阻RT的一端與電源線纜的負(fù)極線纜電連接，熱敏電阻RT的另一端分別與壓敏電阻RV的另一端、電容C1的一端、二極管D4的負(fù)極端、二極管D3的正極端以及電容C2的一端電連接；電解電容C5的正極端分別與電容C3的另一端、二極管D2的負(fù)極端、電容C2的另一端以及二極管D3的負(fù)極端電連接；電解電容C5的負(fù)極端分別與電容C4的另一端、二極管D1的正極端、電容C1的另一端以及二極管D4的正極端電連接；在矩形線路板上還設(shè)置有用于提供不同電壓值的各個(gè)穩(wěn)壓電路；電解電容C5的正極端還與各個(gè)穩(wěn)壓電路的正極輸入端電連接，電解電容C5的負(fù)極端還與各個(gè)穩(wěn)壓電路的負(fù)極輸入端電連接；各個(gè)穩(wěn)壓電路的正極輸出端通過內(nèi)部線纜分別與各個(gè)正極的接線電極板電連接，各個(gè)穩(wěn)壓電路的負(fù)極輸出端通過內(nèi)部線纜分別與各個(gè)負(fù)極的接線電極板電連接。

(1)熔斷器(fuse):是指當(dāng)電流超過一定范圍時(shí)，以它自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，繼而斷開電路的一種電器，應(yīng)用這種原理而形成的電流保護(hù)器。在常用電設(shè)備中，作為短路和過電流的保護(hù)裝置。

(2)壓敏電阻（VDR）:是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，最主要用在電路承受過壓時(shí)電壓鉗位，吸收多余的電流成分從而保護(hù)后面的元器件。

(3)熱敏電阻:是敏感元件的一類，根據(jù)溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的明顯特征是對(duì)溫度的變化比較敏感，不同的溫度對(duì)應(yīng)相對(duì)的電阻數(shù)值。熱敏電阻的最主要優(yōu)點(diǎn)：第一，靈敏度相對(duì)高些；第二，溫度工作范圍較寬廣；第三，體積??；第四，方便應(yīng)用，電阻值在一定（0.1-100kΩ）范圍內(nèi)選擇使用。本文使用熱敏電阻器（NTC）。

(4)電容（C1、C2、C3、C4）：在說電容在此電路的作用時(shí)，先說一下什么叫做浪涌?在電子電路中，浪涌指的是電源剛接通時(shí)，那一瞬間產(chǎn)生的強(qiáng)電脈沖，對(duì)于電路自身的線性有可能高于電源自身的脈沖；或者來自于電源又或者電路中其余部分受到自身及外來脈沖干擾叫做浪涌。電容在電路作用中提到了它具體的作用。

(5)二極管(VD1、VD2、VD3、VD4):整流電路的作用是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟瑢⒄?fù)交替的正弦交流電整流成單向脈動(dòng)的直流電。由于這種脈動(dòng)中包含著豐富的交流分量，距離理想的直流還相差很遠(yuǎn)，所以需要進(jìn)行濾波處理。

(6)電解電容（C5）：濾波電路的作用是將脈動(dòng)的直流電變成比較平滑的直流電。濾波電路一般由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成。在本文中，使用電解電容C5目的是濾除低頻紋波，儲(chǔ)存能量，穩(wěn)定電源。

4 為什么在四個(gè)二極管之間分別并聯(lián)電容？

通常在分析電路中，采用電容電壓與電流作為變量，所以設(shè)法導(dǎo)出電壓與電流的關(guān)系。根據(jù)電流的定義知道：

式（1）表明：電容電壓與電流之間是微分關(guān)系。任何時(shí)刻的電流取決于該時(shí)刻電壓對(duì)時(shí)間的變化率而不是電壓本身。故電容對(duì)直流電流來說，相當(dāng)于開路。

電容的電壓電流關(guān)系也可以表示成積分形式，即：

從式（2）可知：任一時(shí)刻t的電容電壓取決于從負(fù)無窮大（-∞）到t所有時(shí)刻的電流值。換句話說，電壓與電流的全部有關(guān)系，即電容電壓有記憶電流的作用，電容是一種記憶元件。根據(jù)電感和電容對(duì)交流的阻礙作用的大小，不但跟電感、電容本身（容量越大，容抗越?。唤涣麟婎l率越高，容抗也?。┯嘘P(guān)，還跟交流的頻率有關(guān)。這種關(guān)系可以簡單概括為：電感是“通直流、阻交流”、“通低頻、阻高頻”；而電容則是“通交流、隔直流”、“通高頻、阻低頻”的特性。在實(shí)際電路中，電流總是有界的，故而實(shí)際實(shí)際上電容電壓變化只能是連續(xù)的。

5 電路作用

本實(shí)用新型開關(guān)電源的有益效果在于：利用防護(hù)蓋板能夠?qū)l形接線座上的接線進(jìn)行安全防護(hù)，確保使用過程中的安全性；利用兩個(gè)側(cè)邊條形板實(shí)現(xiàn)鉸接式安裝，能夠在安裝負(fù)載設(shè)備的電連接線纜時(shí)將防護(hù)蓋板掀起，方便操作接線螺栓進(jìn)行接線按壓；利用熔斷器FU能夠在后級(jí)電路短路或其他原因過流時(shí)及時(shí)熔斷，起到保護(hù)作用；利用壓敏電阻RV能夠在電路承受過壓時(shí)進(jìn)行電壓鉗位，吸收多余電流，保護(hù)后級(jí)電路；利用熱敏電阻RT能夠起到電流保險(xiǎn)的作用；利用二極管D1、二極管D2、二極管D3以及二極管D4構(gòu)成整流電路，將交流電轉(zhuǎn)為直流電；利用電容C1、電容C2、電容C3以及電容C4作為浪涌電流的吸收電容，對(duì)來自電源的串模干擾脈沖、其他強(qiáng)電的瞬變脈沖干擾以及混入電網(wǎng)的高頻脈沖起到吸收作用；利用電解電容C5的充放電特性使得整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)穩(wěn)定的直流電壓。圖4為本實(shí)用新型的開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 開關(guān)電源輸入保護(hù)電路的基本構(gòu)成

6 結(jié)語

通過這次對(duì)開關(guān)電源的一些改動(dòng)，加深了對(duì)輸入保護(hù)電路的基本構(gòu)成的理解，對(duì)電路中的元器件性能深入熟悉，對(duì)開關(guān)電源外觀整體設(shè)計(jì)的構(gòu)想，更加直觀，對(duì)接線側(cè)進(jìn)行防護(hù)蓋板的處理更加安全，對(duì)“高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)、有安全”的理念，更進(jìn)一步，安全也得到了保障。當(dāng)然，在于平時(shí)自己對(duì)設(shè)備運(yùn)行的觀察，記錄設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題，有助于故障處理細(xì)節(jié)的完善，結(jié)合實(shí)踐聯(lián)系理論，既是對(duì)理論的補(bǔ)充，也是理論對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)。相輔相成，缺一不可。