2.开关电源的安全设计开关电源是一个系统工程，不仅需要考虑电源本身参数的设计，还要考虑电气、热设计、安全、三防等方面的设计，这些安全问题的防治非常重要[3]。2.1开关电源电气安全设计开关电源供电方式的选择：供电方式一般有集中式和分布式供电系统。但集中式供电系统各输出端之间的偏差以及输送距离的不同造成的电压差使供电质量降低。而且当用于单机供电时，当电源发生故障时，容易造成系统瘫痪。因此，为满足安全要求，选用分布式供电系统。它的供电单元靠近负载，供电质量好，损耗少，节能、效率高，安全性好。 电源开关电路形式的选择：开关电源一般有8种电路形式，包括单端正激、单端反激、双管正激、双单端正激、双管正激、推挽、半桥、全桥。由于推挽和全桥可能存在单向磁饱和现象，导致开关管损坏。而半桥电路由于具有自动抗不平衡能力，就不会出现此类问题。同时，半桥电路和双管正激式开关管的耐压都仅为电源的最大输入电压，即使按60%降额使用，选择也相对容易。在安全性要求高的项目中一般都选择这两类电路形式。控制策略的选择：对于中小功率电源，主要采用脉宽调制。与电压控制相比，它有以下特点：逐周期电流控制，控制块，不会因过硫化而损坏开关管，可大大减轻过载和短路保护；环路稳定，容易补偿； 电网电压调整率优良，纹波小。
元器件的选择：元器件的质量和安全直接决定了电源的可靠性。因此，元器件的选择必须考虑以下几个因素：制造质量问题、元器件可靠性问题、设计问题、降额设计、损耗问题以及保护电路的设置。例如，为了使电源在恶劣的环境下安全工作，应设置多重保护电路。这个问题将在下一节详细讨论。 2.2 开关电源安全的热设计 除了开关电源的电气应力外，温度是影响开关电源安全性的重要因素。如果开关电源内部温度过高，对温度敏感的元器件就会失效，当温度高于某一固定值时，故障率会成指数变化。因此，热设计的原则必须考虑安全的要求。 减少热量的产生：一方面可以采用更好的控制技术，例如移相控制技术、同步整流技术等。另一方面，选用低功耗的元器件，减少元器件的数量。 加强散热：散热是通过传导、辐射、对流等方式传递热量。可采用散热器、风冷、液冷、热电冷却等技术加强散热。但强迫风冷及附加装置增加了设备的成本和复杂性，因此一般情况下应尽量采用自然冷却。元器件布局时可将发热元器件置于下风向位置。散热器采用氧化发黑技术处理，提高其辐射率，不能刷黑漆。要求散热器元器件表面光滑，增加接触面，提高导热性能。2.3开关电源的三防设计开关电源的三防设计是指防潮、防盐雾、防霉设计。
电子元器件在潮湿的环境下，表面会吸收一层水膜，当水膜厚度达到一定值时，就会产生化学腐蚀所必需的电解质膜，这种电解质中含有丰富的盐类，对金属表面有很强的腐蚀性，因此，必须防潮、防盐雾。对于需要密封的元器件，应采用密封处理。暴露在大气中的元器件不能采用凹陷结构，避免积水造成腐蚀。湿热环境为霉菌的生长提供了十分有利的环境，霉菌以有机物为养料，吸收水分，分泌有机酸，从而腐蚀破坏绝缘层，造成电路短路。因此，要避免使用棉、麻、丝绸等易生霉菌的产品。特别是我国长江以南及沿海地区，必须进行三防设计。下面我们举个例子来说明开关电源安全三防设计的实际作用。众所周知，三防设计在整个开关电源中起着重要作用。 我们居民生活中一般家用电器开关电源，经常会遇到开关电子元器件使用一段时间后，会出现一层使开关电源的电子化学产品不同程度腐蚀的现象。我们对整个开关电源采用防潮、防盐雾、防霉菌的设计。在实际运行过程中，选用耐腐蚀的材料，再通过电镀、喷涂或化学处理，也就是通过在电子设备和零部件表面覆盖一层金属或非金属的保护膜，使它们与周围介质隔离，从而达到防护的目的。在结构上，采用密封或半密封形式，隔离外界不良环境，这样变压器最后要浸漆密封。经过整个运行观察，我们发现电源开关的三防设计大大减少了开关电源运行过程中因潮气进入而引起的短路事故，为人们的生活带来了舒适、方便、安全的服务。
3、开关电源的保护电路 3.1过流保护 如果负载发生短路、过载或控制电路发生故障，流过开关管的电流就会过大，导致功耗增大、发热，严重时会使大功率开关管烧坏。因此，在开关稳压器中过流保护措施非常重要。最简单的方法是采用保险丝，属于断路式过流保护，但频繁更换保险丝给生产带来不便。因此，也可采用振荡器调频过流保护措施。调频法是通过检测比较放大电路产生控制信号，改变振荡器的频率，导致负载电压下降，从而减少来自个别的负载电流。我们发现，在一些公共场所，通过在开关电源的输入端并入压敏电阻，可以起到防止自然环境或其他因素引起的瞬间强电流对开关电源造成损坏的作用。 例如：电网输电线中雷电或感应雷产生的突发电压，会产生瞬时强大电流。由于此电流上升很快，持续时间很短，因此对整个开关电源会造成很大的损坏。但在电源输入端并联一只压敏电阻Rv（如图1-1所示），就可以有效地避免这种强大电流带来的冲击损坏。正常情况下，压敏电阻Rv呈高阻抗状态，接近于断路，只有当出现雷击产生的强大电流，压敏电阻Rv两端的电压瞬间超过它的启动电压时，它才会迅速由高阻抗状态转为低阻抗状态，接近于短路，把雷击产生的强大电流泄放出去。同时，保险丝F也会熔断，对电源安全起到了良好的保护作用。
如图1-1 图1-1 3.2过压、欠压、过热保护电路 当进线电源过压或欠压时，设备会因为其承受的电压或电流超过其正常工作范围而损坏，同时电气性能指标受损，不能满足正常要求。因此，为了电源开关的安全，必须采取过压、欠压、过热保护措施。 中国质量检测网讯 2009年底，上海市质量技术监督局对家用及类似用途固定式电器装置用开关质量进行了一次专项监督抽查。本次监督抽查依据GB16915.1-2003《家用及类似用途固定式电器装置用开关通用要求 第1部分》等国家标准及相关标准的要求，共抽查了40批次产品，经检验，不合格4批次，质量问题严重。 3.3输入过压保护电路开关电源调节器所使用的电池、整流器等非稳压直流电源电压如果过高，开关电源调节器就不能正常工作，甚至会损坏内部元器件，因此需要采用输入过压保护电路。采用二极管和继电器组成的保护电路。电路中，当输入直流开关电源的电压高于稳压二极管的击穿电压时，稳压二极管击穿，电流流过电阻R，使三极管V导通，继电器吸合，常闭触点断开，切断输入。综上所述，从完善的开关电源安全问题来看，正确的保护电路对完善拨动预置设置工作起着重要的安全作用，对电源装置的安全可靠性至关重要。由于开关电源的保护方案和电路结构多种多样，它对电源开关的安全直接起着关键作用，因此在实际操作中应选择合理的保护方案和电路结构。
开关电源安全质量指标的评价应以安全为第一原则，除性能满足电源要求外，其自身的保护措施也起着十分重要的作用[4]。为保护开关电源本身及负载的安全，需要根据开关电源的原理和特点设计相应的保护电路，防止开关电源安全问题的发生。四、结语开关电源作为近年来出现的新型电源，随着社会经济和科学发展的需要，以其体积小、效率高而越来越受到人们的青睐，并逐渐应用到各种电子产品中。但由于其电路复杂，维护难度大，设计过程中对产品的工作状态和实际性能的预见性比较差，因此安全问题也层出不穷。本文从安全设计、保护电路和安全故障检测三个方面对开关电源的安全问题进行了简要分析，并得出以下几点结论。（1）开关电源是一个系统工程。 它不仅需要考虑电源本身参数的设计，还要考虑电气、热设计、安全、三防等设计，这些对于安全问题的防治十分重要。（2）开关电源质量指标的评价应以安全为第一原则，除满足电源性能要求外，其自身的保护措施也十分重要，如过压、过流、过热保护等。（3）由于电源在运行过程中接触220V甚至更高的电压，十分危险，因此了解和掌握开关电源在运行过程中维修的一些基本方法和步骤十分重要，对开关电源的安全使用也有十分重要的实际意义。
在断电状态下进行维修时，一般遵循“看、闻、问、摸”的原则。参考文献：[1]杨旭，裴元清，王兆安.开关电源技术。北京：机械工业出版社，2004.1：61-125。[2]沈炳虎.21世纪开关电源的发展趋势[J].浙江传媒学院学报，2001，（02）[3]张占松，蔡宣三.开关电源原理与设计[M].北京：电子工业出版社，1999[4]周志敏，周继海.开关电源实用技术设计与应用[M].北京：人民邮电出版社，2003。[5]陈百川，陈百江.开关电源常见故障处理[J].陕西气象，2005，（06）[6]石晓红。 开关电源安全保护电路分析[J].华东交通大学学报，2008，25（3）：95-99。作者简介：李亚伟，男，汉族，河南开封人，工程师，在校期间发表过多篇论文，研究方向：开关电源及LED电源恒流驱动模块地址：深圳市宝安区石岩街道塘头工业区创维工业园手机
