一.主電路 從交流電網(wǎng)輸入,直流輸出的全過程,包括: 1,輸入濾波器:其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾,同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng). 2,整流與濾波:將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電,以供下一級(jí)變換. 3,逆變:將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電,這是高頻開關(guān)電源的核心部分,頻率越高,體積,重量與輸出功率之比越小. 4,輸出整流與濾波:根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源. 二,控制電路 一方面從輸出端取樣,經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,然后去控制逆變器,改變其頻率或脈寬,達(dá)到輸出穩(wěn)定,另一方面,根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù),經(jīng)保護(hù)電路鑒別,提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施. 三,檢測(cè)電路 除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外,還提供各種顯示儀表數(shù)據(jù). 四,輔助電源 提供所有單一電路的不同要求電源. 第二節(jié) 開關(guān)控制穩(wěn)壓原理 開關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開,在開關(guān)K接通時(shí),輸入電源E通過開關(guān)K和濾波電路提供給負(fù)載RL,在整個(gè)開關(guān)接通期間,電源E向負(fù)載提供能量;當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí),輸入電源E便中斷了能量的提供.可見,輸入電源向負(fù)載提供能量是斷續(xù)的,為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供,開關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲(chǔ)能裝置,在開關(guān)接通時(shí)將一部份能量?jī)?chǔ)存起來,在開關(guān)斷開時(shí),向負(fù)載釋放.圖中,由電感L,電容C2和二極管D組成的電路,就具有這種功能.電感L用以儲(chǔ)存能量,在開關(guān)斷開時(shí),儲(chǔ)存在電感L中的能量通過二極管D釋放給負(fù)載,使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量,因二極管D使負(fù)載電流連續(xù)不斷,所以稱為續(xù)流二極管.在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示: EAB=TON/T*E 式中TON為開關(guān)每次接通的時(shí)間,T為開關(guān)通斷的工作周期(即開關(guān)接通時(shí)間TON和關(guān)斷時(shí)間TOFF之和). 由式可知,改變開關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例,AB間電壓的平均值也隨之改變,因此,隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變.改變接通時(shí)間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比,這種方法稱為"時(shí)間比率控制"(Time Ratio Control,縮寫為TRC). 按TRC控制原理,有三種方式: 一,脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,縮寫為PWM) 開關(guān)周期恒定,通過改變脈沖寬度來改變占空比的方式. 二,脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulation,縮寫為PFM) 導(dǎo)通脈沖寬度恒定,通過改變開關(guān)工作頻率來改變占空比的方式. 三,混合調(diào)制 導(dǎo)通脈沖寬度和開關(guān)工作頻率均不固定,彼此都能改變的方式,它是以上二種方式的混合. 第三節(jié) 開關(guān)電源的發(fā)展和趨勢(shì) 1955年美國(guó)羅耶(GH.Roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器,是實(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)換控制電路的開端,1957年美國(guó)查賽(Jen Sen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器,1964年美國(guó)科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開關(guān)電源的設(shè)想,這對(duì)電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑.到了1969年由于大功率硅晶體管的耐壓提高,二極管反向恢復(fù)時(shí)間的縮短等元器件改善,終于做成了25千赫的開關(guān)電源. 目前,開關(guān)電源以小型,輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備,通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備,是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式.目前市場(chǎng)上出售的開關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的100kHz,用MOS-FET制成的500kHz電源,雖已實(shí)用化,但其頻率有待進(jìn)一步提高.要提高開關(guān)頻率,就要減少開關(guān)損耗,而要減少開關(guān)損耗,就需要有高速開關(guān)元器件.然而,開關(guān)速度提高后,會(huì)受電路中分布電感和電容或二極管中存儲(chǔ)電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲.這樣,不僅會(huì)影響周圍電子設(shè)備,還會(huì)大大降低電源本身的可靠性.其中,為防止隨開關(guān)啟-閉所發(fā)生的電壓浪涌,可采用R-C或L-C緩沖器,而對(duì)由二極管存儲(chǔ)電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器.不過,對(duì)1MHz以上的高頻,要采用諧振電路,以使開關(guān)上的電壓或通過開關(guān)的電流呈正弦波,這樣既可減少開關(guān)損耗,同時(shí)也可控制浪涌的發(fā)生.這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān).目前對(duì)這種開關(guān)電源的研究很活躍,因?yàn)椴捎眠@種方式不需要大幅度提高開關(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零,而且噪聲也小,可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式.當(dāng)前,世界上許多國(guó)家都在致力于數(shù)兆Hz的變換器的實(shí)用化研究.(責(zé)任編輯：盧超) |
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