1 引言
隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展,電力電子設(shè)備與人的工作、生活的關(guān)系日益密切,電力電子設(shè)備都離不開可靠的電源。進入20世紀8O年代,計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化,率先完成計算機的電源換代;進入20世紀9O年代,開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域或程控交換機、通訊、電力檢測設(shè)備,控制設(shè)備電源都已廣泛地使用了開關(guān)電源,更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電子技術(shù)控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開關(guān)電一般由脈沖寬度調(diào)制(pwm)控制IC和MOSFET構(gòu)成。
開關(guān)電源和線性電源相比,二者都隨著輸出率關(guān)上,反而高于開關(guān)電源,這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新,成本反轉(zhuǎn)點日益向低翰出電力端移動,這為開關(guān)電源提供了廣闊發(fā)展空間。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向,高頻化使開關(guān)電源小犁化,拜使開關(guān)電源進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用,在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護環(huán)境方面都具有重要的意義。
2 開關(guān)電源的分類
人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件,邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)。兩者相互促進推動著。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類。DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化,且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)、外均已成熟和標準化并得到用戶的認可;但AC/DC的模塊化,因其自身的特性,使得在模塊化的進程中遇到較為復雜的技術(shù)和工藝制造問題。
2.1 DC/DC變換
DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流暫波。暫波器的工作方式有兩種,一是脈寬調(diào)制方式Ts不變,改變ton(通用);二是頻率調(diào)制方式,ton不變。改變Ts(易產(chǎn)生干擾),具體的電路有以下幾類:
(1)BUCK電路一降壓暫波器,其輸出平均電壓Vo小于輸入電壓Vt,極性相同。
(2)BUCK電路一壓暫波器,其輸出平均電壓v0大于或小于輸入電壓,極性相同。
(3)BUCK電路一壓或升壓暫波器,其輸出平均電壓Vo大于或小于輸入電壓v0,極性相反,電感傳輸。
(4)BUCK電路一降壓或升壓變壓器,其輸出平均電壓v0大于或小于輸入電壓U極性相反,電容傳輸。
當今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍,美國V~COR公司設(shè)計制造多種EC~軟開關(guān)DO/DO變換器,其最大輸出功率有300W、6OOW、800W等,相應(yīng)的功率密度為6、2、10、17瓦每立方厘米,效率為200300kHz,功率密度已達到27瓦每立方厘米,采用同整流器(M0SFET代替肖特基二極管),使整個電路功率提高90%。
2.2 AC/DC變換
AC/DC變換是將交流變換為直流,其功率流向是可以雙向的,功率流由電源流向,負載的稱為“整流”。功率由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電,因必須經(jīng)整流濾波,因此體積相對較大的濾波電容是必不可少的,同時因遇到安全標準(如UI、CCE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流輸入側(cè)必須加EMC率波電及使用符合安全標準的元件,這樣就限制AC/DC電源體積的小型化。另外,由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動作,使解決EMC電磁兼容問題難度加大,也就對內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計提出了很高的要求。由于同樣的原因,高電壓、大電流開關(guān)使很多電源損耗增大,限制了很高的要求。由于同樣的原因,高電壓、大電流開關(guān)使很多電源工作損耗增大,限制了AC/DC變換器模塊化的進程,因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化方法,才能使其工作效率達到一定滿意程度。
AC/DC變換按電路的接線方式可分為半波電路和全波電路,按電源相數(shù)可分為單相、三相和多相,按電路T作象限分為一象限、二象限、三象限、四象限。
3 開關(guān)電源的選用
開關(guān)電源在輸入抗干擾性能上,由于其自身電路的特點(多極串聯(lián)),一般的輸入干擾如浪涌電壓很難通過,在輸出電壓穩(wěn)定度這一技術(shù)指標上與線性電源相比具有較大的優(yōu)勢,其輸出電壓穩(wěn)定度可達0.5~1%。
3.1輸出電流的選擇
因
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