電氣開關(guān)電源設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽
2024-08-07 17:14本頁面
【正文】 源實(shí)現(xiàn)體積和重量的大幅下降提供了一條根本途徑。電源界把開關(guān)電源的頻率提高到20KHz以上稱為電源技術(shù)的“20KHz革命”。在電路拓?fù)湫褪缴祥_發(fā)出了單端貯能式反激電路、雙反激電路、單端正激式電路、雙正激電路、推挽電路、半橋電路、全橋電路，以適應(yīng)不同應(yīng)用場合、不同功率檔次的需要；在元器件方面，功率晶體管和整流二極管的性能也有了較大的提高。在隨后的幾年中，大功率晶體管(GTR)和功率場效應(yīng)管(MOSFET)相繼被研制出來，其電壓、電流額定值大為提高，工作頻率也提高較多，可靠性也顯著增加。隨著微電子學(xué)的發(fā)展和元器件生產(chǎn)技術(shù)的提高，相繼開發(fā)出了耐壓高的功率場效應(yīng)管(VMOS管)和高電壓、大電流的絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)，具有軟恢復(fù)特性的大功率高頻整流管，各種用途的集成脈寬調(diào)制控制器和高性能的鐵氧體磁芯，高頻用的電解電容器，低功耗的聚丙烯電容等。隨著通信用開關(guān)電源技術(shù)的廣泛應(yīng)用和不斷深入，實(shí)際工作中人們對開關(guān)電源提出了更高的要求，提出了應(yīng)用技術(shù)的高頻化、硬件結(jié)構(gòu)的模塊化、軟件控制的數(shù)字化、產(chǎn)品性能的綠色化、新一代電源的技術(shù)含量大大提高，使之更加可靠、穩(wěn)定、高效、小型、安全。采用這種工作原理，大大減小了開關(guān)管的損耗，不但提高了效率也提高了工作頻率，減小了體積，更重要的是降低了變換電路對分布參數(shù)的敏感性，拓寬了開關(guān)器件的安全工作區(qū)，在一定程度上降低了對器件的要求，從而顯著提高了開關(guān)電源的可靠性。在引進(jìn)原民主德國FGD系列和前蘇聯(lián)BCC51系列自動化硒整流器基礎(chǔ)上，借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，與工廠共同研制成功國產(chǎn)XZL系列自動化硒整流器，并在武漢通信電源廠批量生產(chǎn)，開始用硒整流器裝備通信局(站)，替換原有的電動發(fā)電機(jī)組，這標(biāo)志著我國國產(chǎn)通信電源設(shè)備躍到一個新的水平。1963年開始研制和采用可控硅(SC R)整流器,1965年著手研制逆變器和晶體管直流—直流(DC/DC)變換器，研制工作一直停滯不前，除了可控硅整流器于1967年在武漢通信電源廠開始形成系列化生產(chǎn)，供通信設(shè)備作一次電源使用，并不斷得到改進(jìn)，性能和質(zhì)量逐步提高外，其它方面進(jìn)展十分緩慢。只是作為通信設(shè)備的二次電源使用(二次電源對元器件的耐壓及電流要求較低)。這種電源工作于工頻50Hz，有龐大的工頻變壓器、電感線圈、電解電容等，笨重龐大、效率低、噪聲大、性能指標(biāo)低，不易實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。郵電部武漢電源廠、通信儀表廠等廠家開發(fā)出了自己的以PWM方式工作的開關(guān)電源,并推向電信行業(yè)應(yīng)用，(包括遠(yuǎn)程監(jiān)控)的要求，眾多廠家都投入力量研制開發(fā)，推出了采用PWM技術(shù)的高頻開關(guān)電源，有些廠家還推出了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的解決方案，短短幾年后，電信部門所用的一次通信電源幾乎都更換成了采用PWM 集成控制芯片、大功率晶體管、功率場效應(yīng)管、絕緣柵雙極晶體管的半橋或全橋電路，其開關(guān)頻率為幾十～100KHZ、效率高于90%、功率因數(shù)接近1?？偟恼f來，開關(guān)電源的發(fā)展趨勢為:繼續(xù)向高頻、高效、高可靠、高密度化、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化發(fā)展。最后對開關(guān)電源整流濾波電路進(jìn)行了簡單介紹。在電源的研制和開發(fā)過程中必須對每一部分都進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，才能使所研制的開關(guān)電源滿足設(shè)計(jì)要求。開關(guān)電源的主回路可以分為:輸入整流濾波回路、功率開關(guān)橋、輸出整流濾波三部分。功率開關(guān)橋?qū)V波得到的直流電變換為高頻的方波電壓，通過高頻變壓器傳送到輸出側(cè)?？刂齐娐肥钦麄€電源的大腦，它控制整個裝置工作并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)功能。為了使開關(guān)電源設(shè)備正常的工作，使電源的各個組成部分都能發(fā)揮其最大的效能，就必須讓電源的各個組成部分相互協(xié)調(diào)、相互協(xié)作、在電源的研制與設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對這方面的問題給予足夠的重視。該調(diào)制器單端輸出，能直接驅(qū)動雙極型的功率管或場效應(yīng)管。該芯片集成了振蕩器、具有高溫補(bǔ)償?shù)母咴鲆嬲`差放大器、電流檢測比較器、圖騰柱輸出電流、輸入和基準(zhǔn)欠電壓鎖定電路以及PWM鎖存器電路。內(nèi)部電路圖：圖22 UC3842的結(jié)構(gòu)框圖1腳COMP：輸出/補(bǔ)償端，誤差放大器的輸出端，外接阻容元件，主要用于對環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償；2腳VFB：反饋電壓輸入端，產(chǎn)生誤差電壓，從而控制脈沖寬度；3腳IS：電流檢測輸入端，通過一個和開關(guān)管串聯(lián)的電阻將流過變壓器初級的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，將此電壓送入3腳，從而來調(diào)節(jié)脈沖寬度。1A；7腳Vcc：直流電源供電端，該芯片的啟動電壓為16V，低壓鎖定門限10V；8腳Vref：基準(zhǔn)電壓輸出端，提供5V基準(zhǔn)電壓，有50mA的帶載能力。和芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電壓比較后產(chǎn)生誤差電壓；電流控制環(huán)是由變壓器初級電流經(jīng)采樣電阻產(chǎn)生的采樣電壓與誤差電壓進(jìn)行對比，產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，調(diào)節(jié)開關(guān)管的通斷，當(dāng)輸出電壓變低時，就會延長開關(guān)管的導(dǎo)通時間，增大占空比，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。如此周期性調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)輸出電壓穩(wěn)定。5V基準(zhǔn)電壓通過RT給CT充電，在CT放電過程中產(chǎn)生一個消隱脈沖保持或非門輸入為高電平，致使輸出低電平，產(chǎn)生一個長度可控的靜區(qū)時間。需要注意的是雖然很多RT和CT的組合都能產(chǎn)生同一頻率，但是只有一種組合可以滿足在給定頻率下的特定輸出靜區(qū)時間。典型情況下變換器輸出電壓通過一個電阻分壓器分壓，并由反向輸入監(jiān)視，它將引起輸入電壓誤差，后者等于輸入偏置電流和等效輸入分壓器源電阻的乘積。輸出電壓因兩個二極管壓降而失調(diào)（≈）并在連接至電流取樣比較器的反向輸入之前被三分。（3）電流取樣比較器和脈寬調(diào)制鎖存器UC3842作為電流模式控制器工作，輸出開關(guān)導(dǎo)通由振蕩器起始，當(dāng)峰值電感電流到達(dá)誤差放大器輸出/補(bǔ)償（管腳1）建立的門限電平時終止。所用的電流取樣比較器脈寬調(diào)制鎖存配置確保在任何給定的振蕩器周期內(nèi)，僅有一個單脈沖出現(xiàn)在輸出端。此電壓由電流取樣輸入（管腳3）監(jiān)視并與來自誤差放大器的輸出電平相比較。在這些條件下。正電源端（VCC）和參考輸出（Vref）各由分離的比較器監(jiān)視。VCC比較器上下門限分別為16V和10V。、下降時間。（6）參考電壓，在TJ=25℃時調(diào)整誤差至：177。參考部分具有短路保護(hù)功能并能向附加控制電路供電，提供超過20mA的電流。EMI濾波器的作用是濾除功率管開關(guān)產(chǎn)生的電壓電流尖峰和毛刺，減小電源內(nèi)部對電網(wǎng)的干擾，同時又能減小其他用
數(shù)學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1