在設(shè)計開關(guān)電源之前，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)研究要設(shè)計的電源技術(shù)要求?，F(xiàn)以一個通信電源模塊的例子來說明設(shè)計要考慮的問題。該模塊的技術(shù)規(guī)范如下：

1電氣性能

除非另外說明,所有參數(shù)是在輸入電壓為220V,交流50Hz以及環(huán)境溫度25℃下測試和規(guī)定的.

表1.1

1.1輸入

電壓：單相交流額定電壓有效值220V±20%頻率：頻率范圍45-65Hz電流：在滿載運(yùn)行時,輸入220V,小于8A。在264V時,沖擊電流不大于18A效率：負(fù)載由50％－100％為表2.1值功率因數(shù)：大于0.90,負(fù)載在50％以上,大于0.95諧波失真：符合IEC555-2要求啟動延遲：在接通電源3秒內(nèi)輸出達(dá)到它的額定電平保持時間：輸入176V有效值,滿載,大于10mS

1.2輸出

電壓：在滿載時,輸出電壓設(shè)定在表1值的±0.2％電流：負(fù)載電流從零到最大值(參看表1)，過流保護(hù)開始是恒流,當(dāng)電壓降低到一定值得時,電流截止.穩(wěn)壓特性：負(fù)載變化由零變到100％,輸入電壓由176V變到264V最壞情況下輸出電壓變化不超過200mV.瞬態(tài)響應(yīng)：在沒有電池連接到輸出端時,負(fù)載由10％變化到100％,或由滿載變化的10％,恢復(fù)時間應(yīng)當(dāng)在2mS之內(nèi).最大輸出電壓偏擺應(yīng)當(dāng)小于1V.靜態(tài)漏電流：當(dāng)模塊關(guān)斷時,最大反向泄漏電流小于5mA.溫度系數(shù)：模塊在整個工作溫度范圍內(nèi)≤±0.015％.溫升漂移：在起初30秒內(nèi),±0.1％輸出噪音：輸出噪音滿足通信電源標(biāo)準(zhǔn),衡重雜音＜2mV.

1.3保護(hù)

輸入：輸入端保護(hù)保險絲定額為13A.輸出過壓：按表1.1設(shè)置過壓跳閘電壓,輸出電壓超過這個電平時,將使模塊鎖定在跳閘狀態(tài).通過斷開交流輸入電源使模塊復(fù)位.輸出過流：過流特性按表1.1的給定值示于圖1.過流時,恒流到60％電壓,然后電流電壓轉(zhuǎn)折下降.(最后將殘留與短路相同的狀態(tài))輸出反接：在輸入反接時,在外電路設(shè)置了一個保險絲燒斷(＜32A/55V)過熱：內(nèi)部檢測器禁止模塊在過熱下工作，一旦溫度減少到正常值以下,自動復(fù)位.

1.4顯示和指示功能

輸入監(jiān)視：輸入電網(wǎng)正常顯示.輸出監(jiān)視：輸出電壓正常顯示.(過壓情況關(guān)斷).限流指示：限流工作狀態(tài)顯示.負(fù)載指示：負(fù)載大于低限電流顯示.繼電器：輸入和輸出和輸入正常同時正常顯示。輸出電流監(jiān)視：負(fù)載從10％到100％,指示精度為±5％.遙控降低：供應(yīng)遙控調(diào)節(jié)窗口.

1.5系統(tǒng)功能

電壓微調(diào)：為適應(yīng)電池溫度特性,可對模塊的輸出電壓采取溫度補(bǔ)償.負(fù)載降落：為適應(yīng)并聯(lián)均流要求，應(yīng)能夠調(diào)節(jié)外特性。典型電壓降落0.5％,使得負(fù)載從零到新增100％,輸出電壓下降250mV.遙控關(guān)機(jī)：可實(shí)現(xiàn)遙控關(guān)機(jī)。

1.6電氣絕緣

下列試驗(yàn)對完成的產(chǎn)品100％試驗(yàn)。

1.在L(網(wǎng))和N(中線)之間及其它端子試驗(yàn)直流電壓為6kV.

2.在所有輸出端和L,N及地之間試驗(yàn)直流2.5kV.這檢查輸出和地之間的絕緣.

3.下列各點(diǎn)分別到所有其它端子試驗(yàn)直流100V：電壓降低(11和12腳)繼電器接點(diǎn)(14,15和16腳)狀態(tài)選擇-輸入,輸出和電流限制(3,4,5和6腳)

4.地持續(xù)性-以25A,1分鐘檢查,確認(rèn)安全接地的阻抗小于0.1Ω.

1.7電磁兼容

符合郵電部通信電源標(biāo)準(zhǔn).

2機(jī)械規(guī)范

尺寸：略重量：略安裝方向：模塊設(shè)計安裝方向是面板垂直放置,使空氣垂直通過模塊.通風(fēng)和冷卻：模塊的頂部和底部都有通風(fēng)槽,使空氣流通過模塊,經(jīng)過散熱器.因此在系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)沒有阻礙地對流冷卻模塊,并應(yīng)強(qiáng)迫冷卻裝置使冷卻空氣經(jīng)過模塊自由流通.

3環(huán)境條件

環(huán)境溫度：在0～55℃溫度范圍內(nèi)滿功率工作.在模塊下50mm處模塊的入口測量溫度.存儲溫度：－40～+85℃濕度：5％～80％,不結(jié)冰.高度：-60m～2000m工作;-60m～10000m不工作.

4可靠性

MTBF大于100000小時.這些要求包括：輸入電源，輸入電壓的類型－交流還是直流。交流電源的頻率和電壓變化范圍，整流濾波方式，是否有功率因數(shù)要求？假如是直流電源，是直流發(fā)電機(jī)，還是蓄電池、抑或其它直流變換器？是電流源還是電壓源？它們的變化范圍和紋波大小。輸出電壓（電流）大小和調(diào)節(jié)范圍，穩(wěn)壓（或穩(wěn)流）精度，輸出有幾路？輸出電流（或輸出功率），輸出紋波電壓要求，是否要限流？瞬態(tài)響應(yīng)要求。負(fù)載特性：蓄電池，還是熒光燈，還是電機(jī)？這些電氣性能之外，是特種還是民用？EMC要求，環(huán)境溫度。體積與重量要求。是否要遙控，遙測或遙調(diào)？是否要供應(yīng)自檢測，如此等等。設(shè)計出的電源必須滿足這些要求。

1.1主電網(wǎng)電源

假如你購進(jìn)國外電氣設(shè)備，不管青紅皂白就去插上電源，弄不好就可能燒壞設(shè)備電源。因此，要安全使用國外設(shè)備，要了解國外電網(wǎng)電源的種類和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。假如你設(shè)計的產(chǎn)品是供應(yīng)出口，也必須了解該地區(qū)的電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。

首先世界上主電網(wǎng)的交流電源頻率在美國是60Hz，而在我國和歐洲是50Hz。實(shí)際上，頻率也有一定的變化范圍，電網(wǎng)負(fù)荷重的時候，50Hz可能降低到47Hz；假如負(fù)載很輕時，60Hz可能上升到63Hz。這是因?yàn)閹影l(fā)電機(jī)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不可能是沒有調(diào)節(jié)公差的恒速運(yùn)行。50Hz供電的直流電源必須使用比60Hz供電更大的濾波元件，供電變壓器鐵芯更大或線圈匝數(shù)更多。

其次電源電壓在不同地區(qū)也不同：在我國，家用電器和小功率電氣設(shè)備由單相交流220V供電，工業(yè)用電是三相380V。在美國民用電源為110V（有時是120V），而家用電器，如洗衣機(jī)電源是208V，而工業(yè)用電是480V，但是照明卻是277V，當(dāng)然也有用120V的；在歐洲為230V，而在澳大利亞卻是240V，如此等等。

以上的電網(wǎng)電壓僅僅是其額定值，每一種電網(wǎng)都有允許偏差。例如電網(wǎng)隨負(fù)荷變化時出現(xiàn)較大波動。在上世紀(jì)末我國電網(wǎng)改造前，電網(wǎng)電壓波動范圍高達(dá)30%以上。隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大量電廠建立，供電量充足，同時經(jīng)過電網(wǎng)改造，合理輸配電，目前在我國大多數(shù)地區(qū)供電質(zhì)量明顯提高，一般變化在10%以內(nèi)，即在198V～242V之間。但在鐵道系統(tǒng)和某些邊遠(yuǎn)山區(qū)變化范圍仍可能達(dá)到30%。因此，你設(shè)計的開關(guān)電源，必須迎合使用地區(qū)的供電情況，即使遇到意外情況，也能夠安全運(yùn)行而不發(fā)生故障。有時電網(wǎng)也可能丟失幾個周波，要求有些電源能夠不間斷（保持時間）地工作，這就要求較大的輸出電容或并聯(lián)電池滿足這一要求。

電網(wǎng)還存在過壓情況。雷擊和閃電在2Ω阻抗上,引起線與線電壓和共模干擾可高達(dá)6000V電壓。閃電有兩種類型，一種是短脈沖，上升時間1.2μs，衰減時間50μs，另一種很高能量，衰減時間1ms。電網(wǎng)還有瞬態(tài)電壓，峰值達(dá)750V，持續(xù)半個電網(wǎng)周期，這重要是大的負(fù)載的接入或斷開，或高壓線跌落引起電網(wǎng)的瞬變。

實(shí)際上工業(yè)電網(wǎng)面對的問題遠(yuǎn)不止這些，交流電網(wǎng)是一個骯臟的環(huán)境。你所設(shè)計的電源應(yīng)當(dāng)能夠在這個環(huán)境中工作，同時還要滿足國際和各地區(qū)安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2電池

在通信，電站，交通要求不間斷供電的地方，電池作為不可缺少的儲能后備能源。大量移動通訊站和手機(jī)，以及電動汽車，助力電瓶車都依靠電池供應(yīng)能量。風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電存儲峰值能量作

為后備能源。但是電池涉及到電化學(xué)和冶金學(xué)知識，已超出一般電氣工程師的知識范疇。這里介紹一些使用電池基礎(chǔ)知識，使你了解設(shè)計充電電源和使用電池供電時應(yīng)注意的一些問題。

利用電化學(xué)可逆原理做成的最基本的單元電池叫單體電池。典型的單體電池是由兩個金屬極板和構(gòu)成它們之間導(dǎo)電通路工作介質(zhì)組成，這種通路材料可能是液體或固體，與特定化學(xué)機(jī)理有關(guān)。這種結(jié)構(gòu)關(guān)鍵在于是否能夠更加有效進(jìn)行電－化學(xué)反應(yīng)（可再充電，即二次電池，也稱為蓄電池。不能再充電叫一次電池）。根據(jù)不同通路材料的安排，一個金屬極板為電池的陽極－正極，另一個則為陰極－負(fù)極。如將兩個金屬極板（陰極和陽極）接到電源上，電的用途改變了工作介質(zhì)的化學(xué)狀態(tài)，這就是儲能。如將已儲能的電池極板接到負(fù)載，材料化學(xué)用途放出電荷返回到原始狀態(tài)，釋放出電能。

單體電池一般很低，例如鉛酸蓄電池單體電池額定電壓為2V。因此較高電壓的電池一般由許多單體電池串聯(lián)組成。應(yīng)當(dāng)注意：不要自己將電池連接成你要的電壓和容量，電池不能直接并聯(lián)！你只能按制造廠系列產(chǎn)品選擇你要的電池容量和電壓。假如在每個電池端串聯(lián)一個二極管就可以并聯(lián)。

在電池工作范圍內(nèi)，電池看起來像一個理想電壓源，但實(shí)際電源并非如此。首先，當(dāng)充電時，端電壓會升高；放電時，端電壓會降低。這就說明蓄電池存在內(nèi)電阻，圖1.1是標(biāo)稱電流壓12V的NiH電池的伏安特性，隨著輸出電流的新增，輸出電壓下降（類似正弦雙曲線）。標(biāo)稱電壓為12V，電池放出電流為負(fù)，充電電流為正。電池放出小電流時，電池端有一個類似電阻的壓降，電流加倍壓降也幾乎加倍；在大電流時，電壓降新增減慢；在端電壓下降到零以前，電流可以達(dá)到非常大的數(shù)值，但絕對不能將電池短路，假如將NiH電池輸出短路將引起電池爆炸！其次，電池不是與頻率無關(guān)的電壓源，在充電和放電時，出現(xiàn)電化學(xué)用途要一定的時間，等效為電容與內(nèi)阻并聯(lián)。此外，在典型開關(guān)頻率20kHz或更高時，電池有很大內(nèi)阻抗。這是因?yàn)殡姵囟俗娱g，內(nèi)部極板間存在小電感；例如，一個NiH（鎳－氫）電池可能具有200nH的感抗，五個這樣的電池串聯(lián)（獲得6V電壓）有大約1μH電感。假如開關(guān)頻率為200kHz，阻抗大約1Ω。所以這時電池不是理想電壓源，不可能吸收你的變換器出現(xiàn)的開關(guān)紋波，為此，通常在電池的兩端并聯(lián)一個電容，減少內(nèi)電感的影響。

電池輸出電流和輸出電壓的關(guān)系還與溫度以及電池剩余電荷量有關(guān)。假如放電電流太大，會損傷電池。幾乎所有電池，假如在遠(yuǎn)低于它的工作溫度下放電，也會損壞電池。例如密封鉛酸電池在低于－10℃不能工作,這就是為何在很冷的天氣發(fā)動不了你的汽車。

制造廠標(biāo)定電池的容量一般以電池具有的電荷量－安時（電流×?xí)r間＝電荷AH）來表示。這使得電源設(shè)計者感到為難，你不能夠簡單得到電池輸出參數(shù)與多大能量的關(guān)系，因?yàn)樗坏扔陔姵厝萘砍艘暂敵鲭妷?；何況輸出電壓又與輸出電流有關(guān)。這些參數(shù)關(guān)系由制造廠以曲線形式供應(yīng)的，而曲線似乎不能直接找到你設(shè)計要的工作點(diǎn)，要從這些曲線來回參照得到你要的數(shù)據(jù)。你自己測試電池是不切實(shí)際的，因?yàn)槊總€制造廠制造的電池總有些小的差別，所以你不能假定每個電池具有相同的化學(xué)特性和安時定額，以及它們在同一場合具有相同的運(yùn)行時間。

另一個現(xiàn)象是自放電。假如你充好電的電池放置在那里，不接任何負(fù)載，它自己會逐漸失去存儲的能量。失去能量所要的時間與化學(xué)工作介質(zhì)有關(guān)：如NiH電池24小時；密封鉛酸蓄電池在溫度25℃下約1六月容量損失50%，溫度升高10℃,時間縮短一半。而某些鋰離子電池可達(dá)幾年不等。所以放置不用的鉛酸電池一般每3個月得進(jìn)行充放電維護(hù)一次。

電池不可能無限期充放電使用，電池也有壽命。在一按時間范圍內(nèi)，電池經(jīng)過多次充電/放電周期以后，不再能存儲額定容量，這個時間就是電池壽命的終止。它取決于電池如何工作，它經(jīng)歷了多少個充電/放電周期，放電的深度如何等等。例如，鉛酸密封電池放電深度50%額定容量，充放電可達(dá)500～600次；放電深度100%，壽命僅200～300充放電周期。即使電池用于備份，所謂浮充狀態(tài)（總是保持充滿狀態(tài)），在5～10年內(nèi)也要更換。

電池是一個不愉快的能源，它也是一個不舒服的負(fù)載。當(dāng)你對電池補(bǔ)充充電－均衡充電時，你不能用一個電壓源對其充電，因?yàn)殡姵爻潆婋娏髋c電壓成指數(shù)關(guān)系，會造成充電電流熱失控，將導(dǎo)致電池?fù)p壞。因此所有類型電池充電必須采取限流措施。假如電池充滿，即達(dá)到額定電壓時，應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)換到浮充電狀態(tài)，補(bǔ)充自放電失去的能量，以保證電池保持滿容量狀態(tài)。

手冊中指定充電電流（放電電流也相同）稱為“C”。1C定額是假定電池充電1小時達(dá)到電池的額定容量值：例如以1C（20A）對20AH電池充電一小時的電池容量為1×20A=20AH。鉛酸電池通常均衡充電電流小于0.3C。均衡充電一般首先以0.15C恒流充電一按時間，當(dāng)達(dá)到容量的90%后，再轉(zhuǎn)換到恒壓充電，進(jìn)入浮充狀態(tài)。浮充電壓通常由生產(chǎn)廠家設(shè)置。環(huán)境溫度25℃時，一般按單體電池電壓2.23V～2.35V（大部分用2.23V～2.25V）之間設(shè)置浮充電壓。環(huán)境溫度每升高1℃,浮充電壓下降0.005V。充滿電時單體電池端電壓在2.23V左右。過充電和充電電流過大都會損傷電池，使電池壽命大大縮短。電池充足后，維持自放電浮充電流，一般在0.05C以下。鉛酸電池還不能過放電，一般認(rèn)為單體電池端電壓達(dá)到1.75V應(yīng)當(dāng)終止放電。所以，要正確使用電池應(yīng)當(dāng)對電池的充、放電電壓、電流和容量（電流和時間積分）進(jìn)行檢測和控制，才能保證電池的長壽命。

各種不同化學(xué)機(jī)理的電池－鉛酸電池，鋰離子電池，鎳鎘電池，鋅－空氣和鎳氫（NiH）電池，無論那種，都具有自身的特性。所以你得花費(fèi)一按時間去研究它們。最好的辦法是去找愿意和你緊密合作的制造商，并認(rèn)真地聽取他們忠告。

1.3負(fù)載

開關(guān)電源供給各種不同的負(fù)載，各種負(fù)載都有自己的特性，負(fù)載對開關(guān)電源提出符合自己特性的要求。因此開關(guān)電源設(shè)計者必須了解負(fù)載特性，才能做好符合要求的電源。前面討論了蓄電池一般特性，假如開關(guān)電源作為充電器對電池充電。則開關(guān)電源必須具有恒流充電和浮充能力。這里不再討論。下面分別簡要說明其它負(fù)載要求

1.3.1計算機(jī)電源

現(xiàn)代計算機(jī)要求電源高速切換。現(xiàn)在許多計算機(jī)電源為3.3V，從數(shù)據(jù)庫調(diào)出數(shù)據(jù)，要求電源能適應(yīng)30A/μs負(fù)載躍變。舉例來說，假定負(fù)載從零變化到7A，花的時間小于1μs。假如你的開關(guān)電源的帶寬20kHz，要變化到新的負(fù)載水平時間為1/20kHz＝50μs，假設(shè)電流上升是線性的，那么你尚缺少的電荷量是(7A/2)50μs=175μC，假如允許3.3V電壓波動是66mV，假如此瞬態(tài)能量由電容供應(yīng)，你應(yīng)當(dāng)要175μC/66mV=3mF才能防止電壓跌落超過允許值。

值得注意的是你不能用一個3300μF電容達(dá)到這個目的，而是應(yīng)當(dāng)用許多小電容并聯(lián)。這是因?yàn)槟妇€上電壓跌落并不是變換器的帶寬限制，而是電容的ESR造成的。你要最大ESR為66mV/7A＝9mΩ的電容。假如每個電容的ESR近似為100mΩ，要11個電容并聯(lián)，最好選擇300μF的鉭電容。當(dāng)然這種計算是假定變換器輸出到負(fù)載連線是無電感和電阻的，假如引線長，你就要更高性能的電源。

在以上計算中另一個假定是變換器有足夠的大信號響應(yīng)。穩(wěn)定性在以后詳細(xì)討論，但你必須確定滿足小信號響應(yīng)誤差放大器的擺率(slewrate)也應(yīng)當(dāng)是足夠的，但這不總是正確的。變換器的大信號帶寬不能大于小信號帶寬，假如運(yùn)放擺率較低，大信號帶寬可能比較小。

從以上的例子看到為使變換器體積減少，實(shí)質(zhì)上是要變換器具有較寬帶寬和高速放大器。在今天的工業(yè)界，這是繼續(xù)推動開關(guān)電源向更高的開關(guān)頻率（帶寬不超過開關(guān)頻率的一半）的重要原因，某些變換器的工作頻率現(xiàn)在已達(dá)2MHz，帶寬100kHz。

1.3.2要求低噪聲

各種負(fù)載要求噪聲是不同的。例如蜂窩電話電源中射頻功率放大器要求低噪聲。變換器電源供應(yīng)放大器柵極和漏極（放大器由FET構(gòu)成）電壓，假如電源上有變換器開關(guān)頻率的紋波，那么放大器輸出也就有紋波，因?yàn)檩敵龉β视蓶艠O和漏極電壓決定，通過改變這些電壓來控制輸出功率大小。而放大器輸出是射頻，紋波是載波頻率的邊帶。由于紋波被接收機(jī)作為信號解調(diào)出現(xiàn)的邊帶，所以很容易看到你不要的紋波（諧波）。

有些情況就不一定。你的和提出要求的工程師研究研究，是否一定要很高的噪聲要求，并告訴他，噪聲要求越高，代價越大。

要滿足低噪聲的要求，應(yīng)當(dāng)考慮電感電流在輸出電容ESR上出現(xiàn)的峰峰值紋波和二極管及晶體管轉(zhuǎn)換出現(xiàn)的開關(guān)噪聲兩者的造成紋波。在要求非常低噪聲時，想用足夠大的濾波電感和多個電容并聯(lián)是不切實(shí)際的，一般在變換器輸出加后續(xù)線性調(diào)節(jié)器或外加濾波環(huán)節(jié)。

后續(xù)線性調(diào)節(jié)器決不是好的選擇，因?yàn)樾实?。一般的辦法在主濾波器后面新增一級LC濾波器（圖1.2）。假如反饋從原來輸出電容端取回，主反饋保持原來的穩(wěn)定性，而與外加濾波無關(guān)。但外加的LC濾波是不可控制的，當(dāng)階躍負(fù)載時將引起振鈴現(xiàn)象，破壞了引入附加濾波器的目的。

假如將反饋包含外加濾波器，這將引入兩個額外的極點(diǎn)，這兩個極點(diǎn)要是處于低頻段，將引起變換器工作的不穩(wěn)定。一般取外加濾波器的諧振頻率為變換器帶寬的10倍，僅要很小的相位補(bǔ)償處理（在以后詳細(xì)討論），同時仍然能給開關(guān)頻率適當(dāng)?shù)厮p。一般電感取得較小，電容較大，減少變換器的輸出阻抗。串聯(lián)電感在數(shù)百nH到幾個μH，一般不用鐵氧體磁珠，磁珠不能抗直流磁化，而采用小的Mpp（皮莫合金磁粉芯）磁珠或鐵硅鋁磁芯，1匝輸出匯流條通過它即可。

假如你既要快速瞬態(tài)響應(yīng)，又要低噪聲，那是最糟糕的負(fù)載。那你得運(yùn)用以上的技術(shù)，還得花費(fèi)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(dǎo)體。它是由電話線供電，而不是電網(wǎng)供電，這就是為何電燈不亮，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(qū)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(qū)動。此正弦波在電話端電壓最小40Vrms(美國)或35V（德國）。實(shí)際上，由于電源輸出在達(dá)到電話之前經(jīng)過不同阻抗分壓，要的驅(qū)動電源電壓要高得多。美國近似7kΩ與8μF串聯(lián)，驅(qū)動電源是20Hz正弦波。而德國似乎是3.4kΩ與850nF串聯(lián)，用25Hz驅(qū)動。法國電話是大于2KΩ和小于2.2μF,可以用25Hz或50Hz驅(qū)動，取決于是差動（平衡）還是不對稱驅(qū)動。電話本身作為負(fù)載更是五花八門，阻抗由6kΩ～60kΩ，或更高。也不了解這些電話是怎么樣電源供電，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(jī)。

1.3.4熒光燈

熒光燈是另一個特殊負(fù)載，用一個特殊的稱為鎮(zhèn)流器的電源驅(qū)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。不要燈絲的，僅要兩根導(dǎo)線的稱為直接啟動燈管；假如有加熱燈絲，還要新增兩根加熱燈絲導(dǎo)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(zhì)。工作時電壓通過氣體加在管兩端，燈管實(shí)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(fù)。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(zhì)轉(zhuǎn)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(zhì)，請不要隨地將燈管打破，否則嚴(yán)重破壞環(huán)境。

當(dāng)燈管關(guān)斷時，它呈現(xiàn)高阻抗，因?yàn)樗y是液體，要高壓啟動。冷陰極型（即沒有燈絲）就要一按時間高壓以后導(dǎo)通它。帶有燈絲要加熱燈絲，應(yīng)用數(shù)百毫秒時間加高壓，預(yù)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(yù)熱加上高壓以后，燈管導(dǎo)通。一旦燈管導(dǎo)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(dāng)然亮度也加倍，壽命也因此降低。因此要一個鎮(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(dǎo)通狀態(tài)，燈絲仍然發(fā)熱，但已遠(yuǎn)小于預(yù)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(fù)載時各式各樣的，可見，不研究負(fù)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(dāng)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(yīng)當(dāng)時刻注意到用電的人身安全。國際及各國都制定了電氣設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)當(dāng)了解，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(dá)數(shù)十mA以上時，肌肉就出現(xiàn)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(kuò)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(hù)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。

不管怎么樣，應(yīng)當(dāng)注意安全問題。首先，應(yīng)防止帶電操作。即轉(zhuǎn)接電路時，應(yīng)當(dāng)在斷電情況下接線。假如高于50V直流，應(yīng)一只手接觸電路,一只手放在背后，防止電流經(jīng)一只手流經(jīng)心臟，再流過另一只手構(gòu)成回路。

同樣的理由，對地通路不導(dǎo)電。假如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變換輸出高壓直流供應(yīng)DC/DC變換器。有時要測量電路波形。你是否了解示波器的金屬外殼是接地的？你是否還了解示波器輸入地與外殼是相連的？你是否還了解交流電網(wǎng)的中線、地線的連接方式？假如你不了解，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。為了防止短路，示波器應(yīng)當(dāng)用一個變比為1:1的隔離變壓器隔離供電，這就防止了接觸任何高電位。即便如此，在檢測高于表2所示安全電壓的路時，也應(yīng)當(dāng)在斷電的情況下轉(zhuǎn)換測試點(diǎn)。

假如電路中直流高壓大電容，在斷電情況下，即使設(shè)置了放電電阻（一般在大電容上并聯(lián)大電阻），仍需等待一按時間，要確認(rèn)電容電壓是否完全放電后，才能進(jìn)行電路操作。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的桌面應(yīng)當(dāng)有絕緣墊，座椅最好不是導(dǎo)電材料。地面也應(yīng)當(dāng)良好絕緣。