開關(guān)電源電子工業(yè)第1章(編輯修改稿)
2025-01-19 07:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率開關(guān)晶體管、快恢復二極管及其它元器件的電壓得到很大的提高，這為取消穩(wěn)壓電源中的工頻變壓器，發(fā)展高頻開關(guān)電源創(chuàng)造了條件。由于它不需要工頻變壓器，故稱無工頻變壓器開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源。它使電源在小型化、輕量化、高效率等方面又邁進了一步。圖 19是無工頻變壓器的開關(guān)電源的方框圖。而圖 110則是從工作波形角度的開關(guān)電源原理框圖。 圖 19無工頻變壓器的開關(guān)電源的方框圖 穩(wěn)壓電源 這類電源的共同特點是具有高頻變壓器、直流穩(wěn)壓是從變壓器次級繞組的高頻脈沖電壓整流濾波而來。變壓器原副邊是隔離的，或部分隔離的，而輸入電壓是直接從交流市電整流得到的高壓直流。 圖 110 帶高頻變壓器耦合的開關(guān)電源原理框圖 穩(wěn)壓電源 R 1R PR 2C 1NE5558 4267351R 3C 3D 1R 4R 5 D 2C 3C 4C 5R Lu CU i U ou a u b130059013u 1 u 2D 3圖 111 開關(guān)電源電路原理圖 穩(wěn)壓電源 開關(guān)電源主要包括輸入電網(wǎng)濾波器、輸入整流濾波器、逆變器、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路。它們的功能是： 1．輸入電網(wǎng)濾波器：消除來自電網(wǎng)，如電動機的啟動、電器的開關(guān)、雷擊等產(chǎn)生的干擾，同時也防止開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴散。 2．輸入整流濾波器：將電網(wǎng)輸入電壓進行整流濾波，為變換器提供直流電壓。 3．逆變器：是開關(guān)電源的關(guān)鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起到將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。 穩(wěn)壓電源 4．輸出整流濾波器：將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓，同時還防止高頻噪聲對負載的干擾。 5．控制電路：檢測輸出直流電壓，并將其與基準電壓比較，進行放大。調(diào)制振蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。 6．保護電路：當開關(guān)電源發(fā)生過電壓、過電流短路時，保護電路使開關(guān)電源停止工作以保護負載和電源本身。 線性電源一般是將輸出電壓取樣然后與參考電壓送入比較電壓放大器，此電壓放大器的輸出作為電壓調(diào)整管的輸入，用以控制調(diào)整管使其結(jié)電壓隨輸入的變化而變化，從而調(diào)整其輸出電壓。但開關(guān)電源是通過改變調(diào)整管的開和關(guān)的時間即占空比來改變輸出電壓的。 表 12 開關(guān)穩(wěn)壓電源與線性穩(wěn)壓電源的主要性能比較 穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源 總之，開關(guān)穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源相比，功率轉(zhuǎn)換效率高，可達65%~90%，發(fā)熱少，體積小、重量輕，功率體積系數(shù)可達 60~100W/dm3，對電網(wǎng)電壓大范圍變化具有很強的適應性，電壓、負載穩(wěn)定度高，輸出電壓保持時間長達 20ms。但是線路復雜，電磁干擾和射頻干擾大。具體性能指標對比如表 12所示。與線性穩(wěn)壓電源相比，開關(guān)電源不需要工頻變壓器，工作頻率高，所需的濾波電容、電感小，因而體積小，重量輕，動態(tài)響應速度快。開關(guān)電源的開關(guān)頻率都在 20kHz以上，超出人耳的聽覺范圍，沒有令人心煩的噪聲。開關(guān)電源可以采用有效的功率因數(shù)較正技術(shù)，使功率因數(shù)達 ，高的甚至達到 (安圣的 HD4850整流模塊 )。這些使得開關(guān)電源的性能幾乎全面超過相控電源，在通信電源領域已大量取代線性電源。 穩(wěn)壓電源 1. 概述 單片開關(guān)電源自 20世紀 90年代中期問世以來便顯示出強大的生命力，作為一項頗具發(fā)展前景和影響力的新產(chǎn)品，引起了國內(nèi)外電源界的普遍關(guān)注。單片開關(guān)電源具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標等特點，現(xiàn)己成為開發(fā)中、小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。目前，單片開關(guān)電源正朝著短、小、輕、薄、節(jié)能、安全的方向發(fā)展，涌現(xiàn)出許多單片開關(guān)電源的新技術(shù)和新產(chǎn)品 。 2. 單片開關(guān)電源的產(chǎn)品分類 目前生產(chǎn)的單片開關(guān)電源主要有： TOPSwitch、 TOPSwitchⅡ 共 80 余種型號。其中， TOPSwitch、 TOPSwitchⅡ 、 TinySwitch、 TNY256 和TOPSwitchFX、 TOPSwitchGX系列，均為美國 PI公司產(chǎn)品； MC333
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