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MC1-1268-将 220V 交流输入变换为 13.8V 直流输出的通信开关电源的一般工作过程是

MC1-1268 考二百二十伏交流变十三点八伏直流的通信开关电源走哪条链路。正确答案是先整流滤波成高压直流,再高频斩波成高压脉冲,经变压器降为低压脉冲后末级整流滤波。文章讲清四步顺序为何不能颠倒,并指出把变压器提前、把整流器认成三极管等错法。

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【题目编号】MC1-1268

【题目】将 220V 交流输入变换为 13.8V 直流输出的通信开关电源的一般工作过程是:

【答案】A

[A]将交流输入整流滤波为高压直流,由半导体开关电路变成高压脉冲电流,由变压器变成低压脉冲,再整流滤波成为输出的低压直流

[B]将交流输入整流滤波为高压直流,由变压器变成低压脉冲,由半导体开关电路变成低压直流,滤波后输出

[C]由变压器将交流输入变为低压交流,由半导体开关电路变成超音频脉冲电流,经整流滤波为低压直流

[D]由大功率半导体三极管将交流输入变为高压直流,由专用集成电路变成超音频脉冲电流,再经整流滤波成为输出的低压直流

考点速览

这道题问的是把二百二十伏交流变成十三点八伏直流的通信开关电源,一般走的是哪条链路。正确答案是四步:先把交流整流滤波成高压直流,再由半导体开关电路斩成高压脉冲,交给变压器变成低压脉冲,最后再整流滤波得到低压直流。四个选项的区别全在顺序和分工上,谁在变压器之前、谁在整流之后,一颠倒就错。

从交流到直流的四步链路

第一步是整流与滤波。交流输入先过电磁兼容滤波网络,再经整流桥变成脉动直流,由一只大容量电解电容把脉动填平,得到一个相对平稳的高压直流母线。二百二十伏指的是有效值,峰值是它的一点四一四倍,约三百一十一伏,所以母线电压在三百伏上下,这也是这个位置必须用耐压四百伏以上电容的原因。

第二步是斩波。功率开关管(多为功率场效应管)在脉宽调制控制器的驱动下高速通断,把直流母线切成一串高压方波脉冲,重复频率通常在几十千赫兹到几百千赫兹,远高于音频,所以老资料里叫它超音频脉冲。控制输出电压靠的就是调节脉冲宽度,也就是占空比。

第三步是变压与隔离。高频脉冲送入铁氧体磁芯变压器,按匝数比降到几伏到几十伏,同时把输出侧与市电彻底隔开,这是通信电源安全上的硬要求。

第四步是整流与滤波。次级的高频脉冲经快恢复二极管或肖特基二极管整流,再经电感电容滤波成平滑直流,输出十三点八伏。这个电压不是随便定的,它对应六只铅酸单体串联的浮充电压,正好给十二伏标称的电台供电。

逐项辨析

选项 A 正确。它把四步顺序排得一丝不差:整流滤波得高压直流,开关电路斩成高压脉冲,变压器降为低压脉冲,末级再整流滤波。前后因果自洽,也是实际产品的框图。

选项 B 错在把变压器提到了开关电路之前。变压器若先工作,那它面对的就是五十赫兹工频,只能做成笨重的硅钢片变压器,高频化带来的体积优势荡然无存;而且它第二步说"由半导体开关电路变成低压直流",开关管的输出只能是脉冲,不可能直接是直流,直流必须由整流器产生,这一步少了整流环节,逻辑上就断了。

选项 C 错在先变压后斩波。它描述的是"工频变压器降压加后级开关变换"的组合,那只工频变压器一只也省不掉,与题目问的一般流程不符。另外它同样漏掉了末级之前的关键整流环节,把"整流滤波"只写成一句话带过。

选项 D 错在两处张冠李戴。把交流变成直流的是整流二极管或整流桥,不是大功率三极管;专用集成电路在开关电源里担任的是控制器、产生驱动脉冲并完成保护,真正斩波的功率开关管是独立器件。把控制级和功率级混成一件事,还把整流器件认错,不能选。

为什么中间必须隔一级高频变压器

有人会问,既然末级反正要整流,为什么不干脆一次整流到底。原因在隔离与降压比。市电侧与输出侧必须电气隔离,否则电台机壳可能带市电电位,既不安全也没法接地。变压器同时承担隔离和降压两个任务,靠着匝数比把三百伏母线一步降到十几伏,这样开关管的占空比可以工作在一个舒服的区间,不必被逼到极窄或极宽。至于不用变压器也能降压的拓扑,输出与输入共地,用在通信电源上是不合适的。

应试要点

顺序口诀:整流滤波、高频斩波、变压隔离、末级整流。判断选项只需要盯两点——开关动作一定发生在变压器之前,整流滤波一定是最后一步。顺带记住两个数:二百二十伏交流的峰值约三百一十一伏,输出十三点八伏对应十二伏铅酸电池的浮充。

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