几乎所有电源电路中
电源电路中电气噪声的产生和传播机制
电源电路中电气噪声的产生和传播机制摘要：理解电压调节器的物理特性对于设计符合和EMC兼容性要求的电源系统至关重要。
开关调节器（降压、升压、反激以及SEPIC拓扑结构）的物理特性对于元件选择、电磁设计以及PCB布局具有特殊的指导意义。
漏感、ESR 和ESL的寄生效应是优化电路性能的关键所在。
大多数包含电压调节器或其它类型的电源电路，许多非便携式设备中使用的小尺寸光刻技术IC要求较低的供电电压，也必须由特定的电源电路来提供。
然而许多设计者并不完全了解，电压调节器和电源电路的选择对于电池寿命、电磁干扰/电磁兼容（EMI/EMC）规范的兼容性、甚至产品的基本性能能否达到设计要求都有着重大影响。
以下就有关电源电路中电气噪声的产生和传播机制及物理原理进行讨论。
电压调节器最为普通的功率转换器就是电压调节器。
它可以接受一个在某给定范围内变动的输入电压，并产生一个不变的输出电压。
电压调节器主要包含两大类：开关型和所有其它类型（主要是线性和并联型）。
不同于开关型调节器，线性和并联型的适用范围很有限，因为其输出电压必须保持低于输入电压。
另外，大多数开关调节器的效率也优于对应的线性或并联型调节器。
不过，线性/并联型调节器的低噪声和简单性使它们相对于开关调节器更有吸引力。
最简单的电压调节器是并联型调节器，它通过调节流过电阻的电流，使输入电压下降到一个稳定的输出电平。
齐纳二极管具有类似功能，但齐纳管中的功率消耗过大，且负载调整（输出电压随负载电流的变化）很差。
有些并联调节器允许利用分压网络设定稳定电压，但通常是作为一个功能模块出现在更为复杂的调节器或电源中。
一般来讲，并联调节器适合于负载电流变化不大的低功耗系统。
然而，这种狭窄的应用范围可以通过增加一个有源调整元件（通常是一个双极晶体管）而得以扩展，此时的并联调节器就转变为线性调节器。
线性电压调节器线性电压调节器利用一个有源调整元件（双极型或MOSFET）将输入电压降低至稳定的输出电压。
开关电源常用的几种保护电路
开关电源常用的几种保护电路评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。
在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。
开关电源常用的几种保护电路如下：1、防浪涌软启动电路开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。
上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。
图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。
在电源接通瞬间，输入电压经整流桥（D1～D4）和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。
当电容器C充电到约80％额定电压时，逆变器正常工作。
经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，开关电源处于正常运行状态。
图1 采用晶闸管和限流电阻组成的软启动电路图2是采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。
电源接通瞬间，输入电压经整流（D1～D4）和限流电阻R1对滤波电容器C1充电，防止接通瞬间的浪涌电流，同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时，K1动作，其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1，电源进入正常运行状态。
限流的延迟时间取决于时间常（R2C2），通常选取为0.3～0.5s。
为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡，延迟电路可采用图3所示电路替代RC延迟电路。
图2 采用继电器K1和限流电阻构成的软启动电路图3 替代RC的延迟电路2、过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。
电路基础原理电路故障分析与排除
电路基础原理电路故障分析与排除在现代社会中，电路扮演着极其重要的角色。
从电脑、手机到家用电器，几乎所有的设备和装置都离不开电路。
它是将电能转化为可用能源的重要手段。
然而，电路故障时有发生，因此了解电路基础原理，并学会分析和排除故障是非常重要的。
本文将深入探讨电路基础原理，以及如何识别和解决电路故障。
电路的基础原理涉及电路中电流、电压和电阻的关系。
根据欧姆定律，电路中的电流（I）等于电压（V）除以电阻（R）。
这个简单的公式是理解电路运行机制的基石。
理解欧姆定律的原理后，我们可以更好地分析和解决各种电路故障。
电路故障的种类多种多样，可能包括短路、开路、电压过高或过低等问题。
为了正确诊断和解决故障，我们可以采取一系列的步骤。
首先，我们需要检查电路中的所有连接部分，确保电线连接良好，没有断裂或松脱。
接下来，我们可以使用万用表或电压表测量电路中的电压和电流。
如果电压或电流异常，就可以进一步分析可能的故障原因。
例如，如果电路中的电压过高，可能是由于电源过载或电阻值太小。
此时，我们需要检查电源的额定功率和电阻的阻值是否匹配，并对电路进行适当的调整。
另外，过高的电压也可能是由于元器件损坏或电路设计错误导致的。
因此，需要仔细检查各个元器件是否工作正常，或者重新评估电路设计是否存在问题。
另一个常见的电路故障是开路。
开路通常是由断线或元器件烧坏引起的。
为了解决开路问题，我们需要检查电路中的每个连接，确保电线没有断裂。
此外，我们还可以使用万用表进行测量，以确定是否有元器件损坏。
一旦发现元器件损坏，就需要将其更换为一个新的正常元器件。
对于短路故障，我们需要找出导致电流绕过正常路径的原因。
可能是由于电线之间的意外接触造成的。
我们可以仔细检查电路中的每个连接点，确保它们没有接触紧密，或者使用绝缘带进行绝缘处理。
另外，过高的电流也可能是由于电源电压异常或元器件故障导致的。
因此，我们需要检查电源和元器件是否正常工作，并针对具体情况进行相应处理。
开关电源中磁性元器件概要
开关电源中磁性元器件几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件 电感器或变压器。
例如在输入和输出端采用电感滤除开关波形的谐波；在谐振变换器中用电感与电容产生谐振以获得正弦波电压和电流；在缓冲电路中，用电感限制功率器件电流变化率；在升压式变换器中，储能和传输能量；有时还用电感限制电路的瞬态电流等。
而变压器用来将两个系统之间电气隔离，电压或阻抗变换，或产生相位移(3 相 Δ—Y 变换)，存储和传输能量(反激变压器)，以及电压和电流检测(电压和电流互感器)。
可以说磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。
磁性元器件—电感器和变压器与其他电气元件不同，使用者很难采购到符合自己要求的电感和变压器。
对于工业产品，应当有一个在规定范围内通用的规范化的参数，这对磁性元件来说是非常困难的。
而表征磁性元件的大多数参数(电感量，电压，电流，处理能量，频率，匝比，漏感，损耗)对制造商是无所适从的。
相反，具体设计一个磁性元件在满足电气性能条件下，可综合考虑成本，体积，重量和制造的困难程度，在一定的条件下可获得较满意的结果。
由于很难从市场上购得标准的磁性元器件，开关电源设计工作的大部分就是磁性元件的设计。
有经验的开关电源设计者深知，开关电源设计的成败在很大程度上取决于磁性元件的正确设计和制作。
高频变压器和电感固有的寄生参数，引起电路中各色各样的问题，例如高损耗、必须用缓冲或箝位电路处理的高电压尖峰、多路输出之间交叉调节性能差、输出或输入噪声耦合和占空度范围限制等等，对初步进入开关电源领域的工程师往往感到手足无措。
磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多，要直接得到唯一的答案是困难的。
因为要涉及到许多因素，因此设计结果绝不是唯一合理的。
例如，不允许超过某一定体积，有几个用不同材料的设计可以满足要求，但如果进一步要求成本最低，则限制了设计的选择范围。
因此最优问题是多目标的，相对的。
或许是最小的体积，最低成本，或是最高效率等等。
最终的解决方案与主观因素、设计者经验和市场供应情况有关。
电源电路中的二极管的作用
电源电路中的二极管的作用
二极管是一种具有双向导电性能的电子器件，广泛应用于电源电路中。
其主要作用是将交流电转化为直流电，并对电压做稳压处理。
首先，二极管的整流作用是其最为重要的功能之一。
由于交流电的电
压极性随着时间的改变而变化，若要将其转化为直流电，则需要将其
作用于二极管，从而使电流只能单向流过二极管的峰值电压，从而实
现整流的功能。
另外，二极管还可以用作稳压器，即将电源电压稳定在一定范围内。
这是因为二极管在一定电压范围内的正向电压下的电流与正向电压成
指数变化关系，同时反向电压下的电流几乎为0。
利用这种特性，可以将二极管作为电压稳定器，使得输出电压相对稳定。
除此之外，二极管还可以用作保护电路。
当电路中产生反向电压或过
电压时，二极管可以将电流导向接地，从而保护其他电子元件不受损害。
此外，二极管还有防止电路自激振荡、低频补偿等作用。
总的来说，二极管在电源电路中起到了至关重要的作用，不仅能实现
整流、稳压和保护电路等功能，而且还能提高电路的可靠性和稳定性。
因此，电源电路中的二极管应该受到充分的重视和应用。
电路中的电源电流与负载电流
电路中的电源电流与负载电流电路是电子技术中必不可少的基础部分，而电流则是电路中最重要的物理量之一。
电路中的电流可以分为电源电流和负载电流，它们在电路中扮演着不同的角色。
本文将探讨电路中的电源电流与负载电流的特点与关系。
一、电源电流电源电流指的是电源供给电路所提供的电流。
在直流电路中，电源电流的大小和方向由电源的电压和电路的总阻抗共同决定。
根据欧姆定律，电流等于电压与阻抗的比值。
当电压增大或阻抗减小时，电流将增大；反之，电流将减小。
因此，电源电流与电源电压和电路阻抗有直接关系。
电源电流的特点取决于电源的类型。
在理想情况下，电源可以提供无限大的电流，而其电压恒定不变。
然而，实际电源存在内部电阻，导致电源电流无法无限大。
因此，在实际应用中，电源电流会受到限制。
常见的电源类型包括直流电源、交流电源和电池等，它们的电流特点各有不同。
二、负载电流负载电流指的是电源电流经过负载电阻产生的电流。
负载可以是电子元件、器件或电路等。
在电路中，负载电流是根据欧姆定律由电源电压和负载电阻决定的。
负载电流的大小取决于负载电阻的大小。
当负载电阻减小时，负载电流将增大；反之，负载电流将减小。
负载电流的特点取决于所连接的负载特性。
例如，有些负载电流是恒定的，称为定值负载电流；而其他负载电流则会根据负载特性的变化而变化。
负载电流的变化可能受到电子元件、器件或电路内部工作原理的影响。
因此，在设计和应用电路时，需要充分考虑负载电流的特性和变化。
三、电源电流与负载电流的关系电源电流和负载电流之间存在着一定的关系。
在理想情况下，电源电流等于负载电流。
这是因为理想电源具有无限大的电流输出能力，能够将所有电流提供给负载。
然而，在实际应用中，电源电流与负载电流并不一定相等。
这是因为实际电源存在内部电阻和功率限制。
当负载电流超过电源的额定电流或功率时，电源电流可能无法满足负载的需求，导致电路失效或电源过载。
因此，设计和选择合适的电源是保证电路正常工作的重要因素之一。
电源电路中旁路和退耦
1）去藕（电源端）去耦电容一般是接在正负电源之间，滤波作用.（也是一个牛人）说过在对电源布线的时候，优先让电源导线经过去耦电容去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用：一方面是本集成电路的蓄能电容，另一方面旁路掉该器件的高频噪声(c对高频阻力小，将之泻至GND)。
1.数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。
，会影响前级的正常工作。
这就是耦合。
对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件，应在芯片的电源线（Vcc）和地线（GND）间直接接入去耦电容。
2.关于去耦电容蓄能作用的理解1）去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。
而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。
，在频率很高的情况下，阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感阻碍电流的作用非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给,去耦电容可以弥补此不足。
这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。
）2）有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。
去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。
这个电容的分布电感的典型值是5μH。
0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。
1μF、10μF的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一些。
电源电路设计分析实例(经典分析)
电源电路设计分析实例（经典分析）众所皆知，电源电路设计，乃是在整体电路设计中最基础的必备功夫，因此，在接下来的文章中，将会针对实体电源电路设计的案例做基本的探讨。
电源device电路※输出电压可变的基准电源电路（特征：使用专用IC基准电源电路）图1是分流基准（shunt regulator）IC构成的基准电源电路，本电路可以利用外置电阻Vr1与R3的设定，使输出电压在+2.5V-5V范围内变化，输出电压Vout可利用下式求得：----------------------（1）Vref：内部的基准电压。
图中的TL431是TI的编号，NEC的编号是μPC1093，新日本无线电的编号是NJM2380，日立的编号是HA17431，东芝的编号是TA76431。
※输出电压可变的高精度基准电源电路（特征：高精度、电压可变）类似REF-02C属于高精度、输出电压不可变的基准电源IC，因此设计上必需追加图2的OP增幅IC，利用该IC的gain使输出电压变成可变，它的电压变化范围为+5-+10V。
※利用单电源制作正负电压同时站立的电源电路（特征：正负电压同时站立）虽然电池device的电源单元，通常是由电池构成单电源电路，不过某些情况要求电源电路具备负电源电压。
图3的电源电路可输出由单电源送出的稳定化正、负电源，一般这类型的电源电路是以正电压当作基准再产生负电压，因此负电压的站立较缓慢，不过图3的电源电路正、负电压却可以同时站立，图4中的TPS60403 IC可使输入的电压极性反转。
※40V最大输出电压的Serial Regulator（特征：可以输出三端子Regulator IC无法提供的高电压）虽然三端子Regulator IC的输出电压大约是24V，不过若超过该电压时电路设计上必需与IC以disk lead等组件整合。
图5的Serial Regulator最大可以输出+40V 的电压，图中D2 Zener二极管的输出电压被设定成一半左右，再用R7 VR1 R8 将输出电压分压，使该电压能与VZ2 的电压一致藉此才能决定定数。
电容的作用
不要轻视小小电容哦。
他的作用很大，你看有没有用过他的电子产品不。
什么地方都有如果用得不好，死得难看的，所以首先介绍电容的作用作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种：1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能方面电容的作用，下面分类详述之：1）滤波滤波是电容的作用中很重要的一部分。
几乎所有的电源电路中都会用到。
从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。
但实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。
有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。
电容的作用就是通高阻低，通高频阻低频。
电容越大低频越容易通过，电容越大高频越容易通过。
具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频，小电容(20pF)滤高频。
曾有网友将滤波电容比作“水塘”。
由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的加入或蒸发而引起水量的变化。
它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。
滤波就是充电，放电的过程。
2）旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。
就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。
为尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。
这能够很好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。
地弹是地连接处在通过大电流毛刺时的电压降。
3）去藕去藕，又称解藕。
从电路来说，总是可以区分为驱动的源和被驱动的负载。
如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。
开关电源基础知识
•开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低．如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有.开关电源的工作原理是:1.交流电源输入经整流滤波成直流;2.通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;4.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰;在功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源ATX电源的主要组成部分EMI滤波电路：EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰，在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。
一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路，这是一块独立的电路板，是交流电输入后所经过的第一组电路，这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，同时也将电源部的干扰信号屏蔽起来，构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。
二级EMI电路：市电进入电源板后先通过电源保险丝，然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波，然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。
保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源部的元件，而限流电阻含有金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对部元件的电流冲击。
信号电路与电源电路中去耦电容、旁路电容、滤波电容的作用
信号电路与电源电路中去耦电容、旁路电容、滤波电容
的作用
大家都知道在AC---DC中需要整流、滤波，这里就必须用到电容器件，对于电容的选取有一个原则是：一个充电放电周期内，电容两端电压波动应该
小于允许的纹波峰峰值。
如果纹波要求很高，计算出来的电容量会很大，此时
宜采用电容输入的两节滤波，可以大为减少电容量。
应用于电源电路，实现旁路电容（bypass电容）、去藕电容、滤波电容
和储能方面电容的作用，下面分类详述之：
1）滤波电容
滤波是电容的作用中很重要的一部分。
几乎所有的电源电路中都会用到。
从理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。
但实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以频率高后反而阻抗会增大。
有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。
电容的作用就是通高阻低，通高频阻
低频。
电容越大低频越容易通过，电容越大高频越容易通过。
具体用在滤波中，大电容（1000uF）滤低频，小电容（20pF）滤高频。
曾有网友将滤波电容比作水塘。
由于电容的两端电压不会突变，由此可知，信号频率越高则衰减越大，可很形象的说电容像个水塘，不会因几滴水的
加入或蒸发而引起水量的变化。
它把电压的变动转化为电流的变化，频率越高，峰值电流就越大，从而缓冲了电压。
滤波就是充电，放电的过程。
2）旁路电容（bypass电容）
旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。
就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器。
CAP常识解析
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5.电容器的应用 2).旁路: 旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负 载需求。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。为 尽量减少阻抗，旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚。这能够很 好地防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。地弹是地连接处在通过大电流毛 刺时的电压降。
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3.电容器的主要参数
3.电容器的主要参数 1).标称电容量和允许偏差: 标称电容量是标志在电容器上的电容量。 电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。 2).额定电压: 在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般 直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不 可修复的永久损坏。
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4. 电容器的容量标示 3).色标法: 电容的色标法见右图.
如:CCBS1H220JBT
色环颜色依次是:红-红-黑-金 前三环颜色标示容量值, 最后一环颜色表示容许差J=5%
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5.电容器的应用
5.电容器应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能功能:
1).滤波:滤波是电容的作用中很重要的一部分。几乎所有的电源电路中都会用到。从
理论上（即假设电容为纯电容）说，电容越大，阻抗越小，通过的频率也越高。但 实际上超过1uF的电容大多为电解电容，有很大的电感成份，所以当频率高于谐振频 率时电容表现为电感特性(电感的特性是通低频阻高频) 。电路中经常看到电容量较大 电解电容并联了一个小电容，这时大电容通低频，小电容通高频。电容越大低频越 容易通过，电容越小高频越容易通过。具体用在滤波中,大电容(1000uF)滤低频，小 电容(20pF)滤高频。
电路中的欧姆定律与功率
电路中的欧姆定律与功率电路是我们日常生活中不可或缺的一部分，从电灯到手机，从电视到电脑，几乎所有的电子设备都需要电路来正常工作。
而在电路中，欧姆定律和功率是两个非常重要的概念。
一、欧姆定律欧姆定律是描述电流、电压和电阻之间关系的基本定律。
它由德国物理学家乔治·西蒙·欧姆于1827年提出，被广泛应用于电路分析和设计中。
欧姆定律的数学表达式为：U = I × R其中，U代表电压，单位是伏特（V）；I代表电流，单位是安培（A）；R代表电阻，单位是欧姆（Ω）。
这个公式告诉我们，电压等于电流乘以电阻。
换句话说，电流通过一个电阻时会产生电压。
如果电阻不变，电压和电流之间成正比关系，即电压越大，电流也越大；电压越小，电流也越小。
欧姆定律的应用非常广泛。
例如，当我们使用电池给手机充电时，电池提供的电压会驱动电流通过手机电路，从而使手机充电。
如果电池电压过高或过低，可能会损坏手机电路或无法正常充电。
二、功率功率是描述电路中能量转换速率的物理量。
它表示单位时间内消耗或产生的能量量。
功率的单位是瓦特（W）。
功率的数学表达式为：P = U × I其中，P代表功率，U代表电压，I代表电流。
这个公式告诉我们，功率等于电压乘以电流。
换句话说，功率是电压和电流的乘积。
如果电压或电流增大，功率也会增大；如果电压或电流减小，功率也会减小。
功率在电路设计和使用中非常重要。
例如，我们购买电灯时，常常会注意灯的功率。
功率越大，灯的亮度越高，消耗的电能也越多。
因此，我们在选择灯泡时需要根据实际需求和节能意识来平衡亮度和功耗。
三、欧姆定律与功率的关系欧姆定律和功率之间有着密切的关系。
根据欧姆定律，我们可以将欧姆定律的公式U = I × R代入功率的公式P = U × I中，得到P = I² × R。
这个公式告诉我们，功率等于电流的平方乘以电阻。
换句话说，功率与电流的平方成正比，与电阻成反比。
用叠加定理求电流i例题
用叠加定理求电流i例题用叠加定理求电流i例题简介在电路分析中，叠加定理是一种常用的分析电路的方法。
通过将电路中的各个独立电源单独作用，再将其结果叠加起来，可以得到整个电路的响应。
本文将介绍如何使用叠加定理来求解电流i的例题。
问题描述假设有一个电路，如下所示：•电源A：电压为VA，电阻为RA，连接在电路上•电源B：电压为VB，电阻为RB，连接在电路上•电源C：电压为VC，电阻为RC，连接在电路上•电源D：电压为VD，电阻为RD，连接在电路上我们需要求解电流i。
解题步骤1.将所有的独立电源单独作用，其他的电源断开。
此时，只有电源A对电流i有影响。
可以通过欧姆定律求解电路中的电流iA。
–电压：VA–电流：iA = VA / RA2.将电源A断开，重新连接电源B。
此时，只有电源B对电流i有影响。
可以通过欧姆定律求解电路中的电流iB。
–电压：VB–电流：iB = VB / RB3.将电源B断开，再次重新连接电源A。
此时，只有电源A对电流i有影响。
可以通过欧姆定律求解电路中的电流iA’。
注意，此时电流方向与第一步相反。
–电压：VA–电流：iA’ = -VA / RA4.将电源A断开，连接电源C。
此时，只有电源C对电流i有影响。
可以通过欧姆定律求解电路中的电流iC。
–电压：VC–电流：iC = VC / RC5.将电源C断开，再次重新连接电源A。
此时，只有电源A对电流i有影响。
可以通过欧姆定律求解电路中的电流iA’’。
注意，此时电流方向与第一步相反。
–电压：VA–电流：iA’’ = -VA / RA6.将电源A断开，连接电源D。
此时，只有电源D对电流i有影响。
可以通过欧姆定律求解电路中的电流iD。
–电压：VD–电流：iD = VD / RD7.将所有的电流结果叠加得到电流i。
–电流：i = iA + iB - iA’ + iC - iA’’ + iD总结通过叠加定理，我们可以求解复杂电路中的电流。
只需要依次将每个独立电源单独作用，并将结果叠加起来即可得到整个电路的响应。
电路设计中基本电子元件的选择
科技资讯2016 NO.17SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程18科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION电阻、电容、电感作为常见的电路元件,在任何电路中几乎都能看他们的存在。
由于这些电子元件太普通,以至于电路设计者在进行电路设计时一般只关心其基本的参数,即电阻阻值,电容容量,电感感量,而对其他的参数却不太关心甚至忽略了,因此往往会出现这样的现象,虽然电路设计原理正确,但在把电路图纸转化为实物以后,经常出现一些意想不到的现象,但又很难找出出现故障的原因。
该文将通过几个实例分析,简要的介绍一下基本电子元件电阻、电容、电感在实际电路设计中进行选择的基本常识。
1 电阻的选择1.1 电阻的分类及特点电阻主要有四种,碳膜电阻,线绕电阻,金属膜电阻,金属氧化膜电阻。
碳膜电阻稳定性良好,负温度系数小,高频特性好,受电压和频率影响较小,噪声电动势较小,阻值范围宽,但精度不高。
线绕电阻具有较低的温度系数,阻值精度高,稳定性好,耐热耐腐蚀,主要做精密大功率电阻使用,缺点是高频性能差。
金属膜电阻比碳膜电阻的精度高,稳定性好,温度系数小。
金属氧化膜电阻在高温下稳定,耐热冲击,负载能力强。
1.2 案例分析如图1所示电路,该电路是一个常见的滤波电路,在设计中电阻R的功率为1/16瓦,该电阻在此电路中的作用主要是衰减电路中的噪声,但在实际运行中,经常出现电阻爆裂的现象,经过测试,造成该现象的主要原因是在设计中只关注了电阻阻值,而忽视了对电阻额定功率的选择。
1.3 电阻选择要点在选择电阻时,首先考虑的是电阻阻值的大小,这可以通过计算得到。
由于电阻上有电流通过,因此电阻会消耗功率,为了保证电路的可靠运行,这时还需要考虑电阻的额定功率,特别是在功耗高的支路上,电阻额定功率的选择尤为重要,否则很容易损坏电阻。
在一般的电源电路和其他设定器件工作参数的电路中,如电源电路中的电压或电流取样电阻,在晶体管放大电路中用于设置电路工作点的偏置电阻等,为了保证电路的稳定工作,对相关电阻的精度要求将会大大提高,在这种情况下一般应选用金属膜电阻或金属氧化膜电阻。
小电容的作用
小电容的作用主要表现在以下几个方面：
1. 滤波：几乎所有的电源电路中都会用到小电容进行滤波，它能够将电压的变动转化为电流的变化，从而降低电磁
干扰和噪声。
2. 旁路：小电容可以为本地器件提供能量储能器件，使
稳压器的输出均匀化，降低负载需求。
3. 耦合：在耦合电路中，小电容可以起到隔离输入和输
出的作用，减小输入信号对输出信号的影响，改善耦合效果，提高电路的效率和性能。
4. 稳定输出、提高工作精度：在某些电路中，如稳压电源、放大电路等，小电容可以起到稳定输出、提高工作精度
的作用。
5. 抑制高频噪声和电磁干扰：当电路工作在高频范围时，小电容可以通过升高电阻，提高电路的通频带，抑制高频噪
声和电磁干扰。
总之，小电容在电路中扮演着重要的角色，能够提高电路
的性能和稳定性。
直流稳压电源电路方案设计
〔3〕用整流桥和滤波电容
整流桥：实测V2=33V
整流输出电压平值
Vi=(1.1-1.2)V2=36.3V
二极管平均电流
二极管最大反向压
故整流桥选用1N4001(1A,50V)
保护二极管选IN4148(1A,50V)
滤波电容：
RLC≥(3-5)T/2,如此C1=5T/2RL,式中T为交流电源周期，T=20ms，RL为C1右边的等效电阻，应取最小值，由于Imax=500mA,因此RL =U1/Imax=33,所以C1=C2=1515μf,可见C1的容量较大，应选电解电容，受规格限制，电容的耐压要≥25V,故滤波电容C取容量为2200uF，耐压为25V的电解电容。
图4⑵选择电源变压器
电源变压器有很多种：有降压的、有升压的，在这次的设计中我们用的是降压变压器，它的作用是将来自电网的220V交流电压u1变
为整流电路所需要的交流电压u2。 ，其中： 是变压器副边的功率， 是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：
表1小型变压器的效率
副边功率
效率
因此，当算出了副边功率 后，就可以根据上表算出原边功率 。
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序几乎所有电源电路中，都离不开磁性元件－电感器或变压器。
例如在输入和输出端采用电感滤除开关波形的谐波；在谐振变换器中用电感与电容产生谐振以获得正弦波的电压和电流；在缓冲电路中，用电感限制功率器件电流变化率；在升压式变换器中，储能和传输能量；有时还用电感限制电路的瞬态电流等。
而变压器用来将两个系统之间电气隔离，电压或阻抗变换，或产生相位移(3相Δ—Y 变换)，存储和传输能量(反激变压器)，以及电压和电流检测(电压和电流互感器)。
可以说磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一。
磁性元件—电感器和变压器与其他电气元件不同，使用者很难采购到符合自己要求的电感和变压器。
对于工业产品，应当有一个在规定范围内通用的规范化的参数，这对磁性元件来说是非常困难的。
而表征磁性元件的大多数参数(电感量，电压，电流，处理能量，频率，匝比，漏感，损耗)对制造商是无所适从的。
相反，具体设计一个磁性元件可综合考虑成本，体积，重量和制造的困难程度，在一定的条件下可获得较满意的结果。
由于很难从市场上购得标准的磁性元件，开关电源设计工作的大部分就是磁性元件的设计。
有经验的开关电源设计者深知，开关电源设计的成败在很大程度上取决于磁性元件的正确设计和制作。
高频变压器和电感固有的寄生参数，引起电路中各色各样的问题，例如高损耗、必须用缓冲或箝位电路处理的高电压尖峰、多路输出之间交叉调节性能差、输出或输入噪声耦合和占空度范围限制等等，对初步进入开关电源领域的工程师往往感到手足无措。
磁性元件的分析和设计比电路设计复杂得多，要直接得到唯一的答案是困难的。
因为要涉及到许多因素，因此设计结果绝不是唯一合理的。
例如，不允许超过某一定体积，有几个用不同材料的设计可以满足要求，但如果进一步要求成本最低，则限制了设计的选择范围。
因此最优问题是多目标的，相对的。
或许是最小的体积，最低成本，或是最高效率等等。
最终的解决方案与主观因素、设计者经验和市场供应情况有关。
另一方面，正确的设计不只是一般电路设计意义上的参数计算。
还应当包含结构、工艺和散热等设计，而且是更重要的设计。
高频开关电源的很多麻烦是由于磁性元件工艺、结构和制造不合理引起的。
尽管磁性元件设计结果是相对的，不是唯一的。
但至少设计结果应当是合理的。
因此，开关电源设计者应当有比较好的磁学基础。
遗憾的是在现今中等专业学校和高等院校中磁的讲解偏少，尤其是应用于开关电源的实际磁的概念更少涉及。
为此，本书试图在讲清工程电磁的最基本概念的基础上，介绍磁性材料性能和选用以及高频条件下磁性元件工作的特殊问题、磁性元件设计的一般方法和工艺结构。
给初学者初步提供理论依据和经验数据，为进入“黑色艺术殿堂”打下必要的基础，并通过自己的不断实践，也成为开关电源磁性元件的专家。
本书由丁道宏教授主审，并提出了不少很宝贵的意见。
詹晓东副教授提供不少有益的资料，给予很大帮助，在此一并表示衷心的感谢。
第一部分磁学基础第一章磁的基本概念1.1磁的基本现象自然界中有一类物质，如铁，镍和钴，在一定的情况下能相互吸引，这种性质我们称它们具有磁性。
使他们具有磁性的过程称之为磁化。
能够被磁化或能被磁性物质吸引的物质叫做磁性物质或磁介质。
能保持磁性的磁性物质称为永久磁铁。
磁铁两端磁性最强的区域称为磁极。
将棒状磁铁悬挂起来，磁铁的一端会指向南方，另一头则指向北方。
指向南方的一端叫做南极S，指向北方的一端叫做北极N。
如果将一个磁铁一分为二，则生成两个各自具有南极和北极的新的磁铁。
南极或北极不能单独存在。
如果将两个磁极靠近，在两个磁极之间产生作用力－同性相斥和异性相吸。
磁极之间的作用力是在磁极周围空间转递的，这里存在着磁力作用的特殊物质，我们称之为磁场。
磁场与物体的万有引力场，电荷的电场一样，都是有一定的能量。
但磁场还具有本身的特性：(1) 磁场对载流导体或运动电荷表现作用力；(2) 载流导体在磁场中运动时要做功。
为形象化描述磁场，把小磁针放在磁铁附近，在磁力的作用下，小磁针排列成图1.1(a)所示的形状。
从磁铁的N极到S极小磁针排成一条光滑的曲线，此曲线称为磁力线(图1.1(b))，或称为磁感应线，或磁通线。
我们把N极指向S极方向定义为力线方向。
磁力线在磁铁的外部和内部都是连续的，是一个闭合曲线。
曲线每一点的切线方向就是磁场方向。
在磁铁内部是S极指向N极。
以下用磁力线方向代表磁场正方向。
力线的多少代表磁场的强弱，例如在磁极的附近，力线密集，就表示这里磁场很强；在两个磁极的中心面附近力线很稀疏，表示这里磁场很弱(图1.1(c))。
但是，应当注意，磁场中并不真正存在这些实在的线条，也没有什么物理量在这些线条中流动，只是在概念上形象地说明磁现象。
(a) (b)图 1.1 永久磁铁的磁场1.2 电流与磁场将载流导体或运动电荷放在磁场中，载流导体就要受到磁场的作用力，这说明了电流产生了磁场。
由此产生的磁场和磁体一样受到磁场的作用力。
现代物理研究表明，物质的磁性也是电流产生的。
永久磁铁的磁性就是分子电流产生的。
所谓分子电流是磁性材料原子内的电子围绕原子核旋转和自转所形成的。
电子运动形成一个个小的磁体，这些小磁体在晶格中排列在一个方向，形成一个个小的磁区域－磁畴。
可见电流和磁场是不可分割的，即磁场是电流产生的，而电流总是被磁场所包围。
运动电荷或载流导体产生磁场。
根据实验归纳为安培定则，即右手定则，如图1.2所示。
右手握住导线，拇指指向电流流通方向，其余四指所指方向即为电流产生的磁场方向；如果是螺管线圈，则右手握住螺管，四指指向电流方向，则拇指指向就是磁场方向。
(a) (b)图1.2 右手定则图1.3示出了围绕两根平行导体的磁场，每根导体流过相等的电流但方向相反，即一对连接电源到负载的导线。
实线代表磁通，而虚线代表磁场等位面(以后说明)的截面图。
每根导线有独立的磁场，磁场是对称的，并从导线中心向外径向辐射开来，磁场的强度随着离导体的距离增加反比减少。
因为产生场的电流方向相反，两个场数值是相等的，但极性相反。
两个场叠加在一起，在导线之间区域相互加强，能量最大。
而在导线周围的其它地方，特别是远离两导线的外侧磁场强度相反，且近乎相等而趋向抵销。
图1.4示出了空心线圈磁场。
每根导线单个的场在线圈内叠加产生高度集中和线条流畅的场。
在线圈外边，场是发散的，并且很弱。
虽然存储的能量密度在线圈内很高，在线圈以外的弱磁场中，还存储相当大的能量，因为体积扩展到无限大。
磁场不能被“绝缘”物体与它的周围隔离开来－磁“绝缘”是不存在的。
但是，磁场可以被短路－将图1.4的线圈放到一个铁盒子中去，盒子提供磁通返回的路径，盒子将线圈与外边屏蔽开来。
1.3 磁的单位和电磁基本定律图1.3 围绕双导体的场磁场可用以下几个物理量来表示。
1.3.1 磁感应强度(B —磁通密度)为了测量磁场的强弱, 可通过电磁之间作用力来定义。
用单位长度的导线，放在均匀的磁场中，通过单位电流所受到的力的大小(B F /Il )表示磁场的强弱－磁感应强度(B )。
它表示磁场内某点磁场的强度和方向的物理量。
B 是一个矢量。
力F ，电流I （在导线l 内流通）和磁感应强度B 三者是正交关系,通常用左手定则确定：伸开左手，四手指指向电流方向，拇指指向力的方向，则磁场指向手心。
如果磁场中各点的强度是相同的且方向相同，则此磁场是均匀磁场。
B 的单位在国际单位制(SI)中是特斯拉(Tesla)，简称特，代号为T 。
在电磁单位制(CGS)中为高斯，简称高，代号为Gs 。
两者的关系为1T =104Gs 。
1.3.2 磁通(φ)垂直通过一个截面的磁力线总量称为该截面的磁通量，简称磁通。
用φ表示。
通常磁场方向和大小在一个截面上并不一定相同(图1.5(a))，则通过该截面积A 的磁通用面积分求得φφα==⎰⎰d B dA A cos或φ=⎰BdA A式中d φ－通过单元dA 截面积的磁通；α－截面的法线与B 的夹角。
在一般铁芯变压器和电感中，在给定结构截面上，或端面积相等的气隙端面间的磁场B 基本上是均匀的（图1.5(b)），则磁通可表示为φ=BA (1.1)磁通是一个标量。
它的单位在SI 制中为韦伯，简称韦，代号为Wb ，可由B 和A 的单位导出1(Wb )=1(T )×1(m 2)在CGS 单位制中磁通单位为麦克斯韦，简称麦，代号为Mx 。
而1Mx =1Gs ×1cm 2因为1T =104Gs ，1 m 2= 104cm 2，则1Mx = 10-8Wb在均匀磁场中，磁感应强度可以表示为单位面积上的磁通，由式(1.1)可得B A=φ (1.2) 所以磁感应强度也可以称为磁通密度。
因此磁通密度的单位特斯拉也可用韦/米2，可见 110104282Gs Wb m Wb cm ==--//因为磁力线是无头无尾的闭合线，因此对于磁场内任意闭合曲面，进入该曲面的磁力(a) (b) 图 1.5 穿过某一截面的磁通线应当和穿出该曲面的力线数相等，所以穿过闭合曲面磁通总和为零，称为高斯定理。
1.3.3 磁导率(μ)和磁场强度H1.3.3.1 磁介质的磁导率(μ)和磁场强度（H ）电流产生磁场，但电流在不同的介质中产生的磁感应强度是不同的。
例如，在相同条件下，铁磁介质中所产生的磁感应强度比空气介质中大得多。
为了表征这种特性，将不同的磁介质用一个系数μ来考虑，μ称为介质磁导率，表征物质的导磁能力。
在介质中，μ越大，介质中磁感应强度B 就越大。
真空中的磁导率一般用μ0表示。
空气、铜、铝和绝缘材料等非磁材料的磁导率和真空磁导率大致相同。
而铁、镍、钴等铁磁材料及其合金的磁导率都比μ0大10～105倍。
1.3.3.2 磁场强度(H)用磁导率表征介质对磁场的影响后，磁感应B 与μ的比值只与产生磁场的电流有关。
即在任何介质中，磁场中的某点的B 与该点的μ的比值定义为该点的磁场强度H ,即H B =μ(1.3) H 也是矢量,其方向与B 相同.相似于磁力线描述磁场，磁场强度也可用磁场强度线表示。
但与磁力线不同，因为它不一定是无头无尾的连续曲线，同时在不同的介质中，由于磁导率μ不一样，H 在边界处发生突变。
应当指出的是所谓某点磁场强度大小，并不代表该点磁场的强弱，代表磁场强弱是磁感应强度B 。
比较确切地说，矢量H 应当是外加的磁化强度。
引入H 主要是为了便于磁场的分析计算.1.3.4 安培环路定律安培发现在电流产生的磁场中,矢量H 沿任意闭合曲线的积分等于此闭合曲线所包围的所有电流的代数和(图1.6),即Hdl H dl I l l⎰⎰∑==cos α (1.4) 式中H －磁场中某点A 处的磁场强度；dl －磁场中A 点附近沿曲线微距离矢量；α－H 与dl 之间的夹角。
∑I －闭合曲线所包围的电流代数和。