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[導讀]調整管(功率管)以開關方式工作的穩(wěn)壓電路。與線性穩(wěn)壓電路(見串聯穩(wěn)壓電路)相比,它的功率轉換效率可大于90%,動態(tài)穩(wěn)壓性能好,可省去工頻變壓器,除體積、質量大大減小外,在電網電壓大范圍變化下仍能調節(jié)輸出電壓使其穩(wěn)定。

調整管(功率管)以開關方式工作的穩(wěn)壓電路。與線性穩(wěn)壓電路(見串聯穩(wěn)壓電路)相比,它的功率轉換效率可大于90%,動態(tài)穩(wěn)壓性能好,可省去工頻變壓器,除體積、質量大大減小外,在電網電壓大范圍變化下仍能調節(jié)輸出電壓使其穩(wěn)定。

開關型穩(wěn)壓電路的發(fā)展及分類

開關穩(wěn)壓電路是20世紀60年代發(fā)展起來的,控制電路主要采用脈沖寬度調制(pulsewidth modulation,簡稱PWM)和脈沖頻率調制(pulsefrequancy modulation,簡稱PFM)兩種方式,屬硬開關技術。70年代后相繼開發(fā)出軟開關技術。70年代后期,由于大規(guī)模集成技術日趨完善,從而陸續(xù)開發(fā)出開關穩(wěn)壓電路專用的集成控制器,單片集成開關穩(wěn)壓電源模塊。用它們組成的開關穩(wěn)壓電路成本低,性能優(yōu)良可靠,使用方便,因而獲得廣泛的應用。

(1)脈沖頻率調制:保持控制脈沖的寬度不變,改變脈沖頻率(即周期)以調節(jié)輸出電壓Uo使其穩(wěn)定。當負載電流增大或電網電壓降低,而使Uo下降時,通過控制電路使脈沖頻率增加,就可以使Uo上升到原來穩(wěn)定值,反之相同。

(2)脈沖寬度調制:控制脈沖的周期保持不變,改變脈沖占空比來調節(jié)輸出電壓Uo使其穩(wěn)定。當負載電流增大或電網電壓降低,而使Uo下降時,通過控制電路使脈沖寬度增加,就可以使Uo上升到原來穩(wěn)定值,反之相同。由于這種方法控制脈沖的周期不變,濾波器電路容易設計,基本上都采用這種方法。

(3)硬開關技術:即強迫功率開關管在其電壓不為零時開通,電流不為零時關斷。在開關過程中,電壓、電流變化有一個交疊過程,會產生開關損耗。開關頻率越高,開關損耗就越大。提高開關頻率,可使開關穩(wěn)壓電源的變壓器、電感等的體積、質量大為減小,從而提高開關穩(wěn)壓電源的功率密度(單位體積輸出功率),還可以降低可聞噪聲和改善動態(tài)響應。(4)軟開關技術:為了減小體積、質量和開關損耗,自70年代以來,不斷研究開發(fā)高頻軟開關技術?!败涢_關”是指零電壓開關(Zero-voltage-switching,簡稱ZVS)或零電流開關(Zero-current-switching,簡稱ZCS)。它是應用諧振原理,使開關穩(wěn)壓電路中功率開關管的電流(或電壓)按正弦或準正弦規(guī)律變化,當電流過零時,使功率開關管關斷,或電壓為零時,使功率開關管開通,從而使開關損耗為零。實現軟開關有兩種方法。一種是利用單端、半橋或全橋變換器中的寄生電感和寄生電容(如變壓器漏感、功率開關管和整流管的結電容)或主電路負載中的電感和電容產生諧振,使功率開關管的電流或電壓按準正弦規(guī)律變化,從而實現ZCS或ZVS。諧振參數可以超過兩個,這時就稱為多諧振變換器(MRC)。用準諧振或多諧振技術的開關穩(wěn)壓電路,開關頻率可達1~10MHz,功率密度可達80W/in(硬開關的開關變換器受頻率限制,功率密度最高為0.5~3W/in)。但軟開關條件與電網電壓、負載電流的變化有關,在輕載下有可能失去實現軟開關的條件。另一種方法是附加一個諧振網絡輔助電路,以創(chuàng)造軟開關條件,其中有諧振電感、電容和輔助功率開關管。

開關穩(wěn)壓電路按輸入電源和輸出電源的類型可分為AC-DC-AC-DC型開關穩(wěn)壓電路和DC-DC型開關穩(wěn)壓電路。按激勵方式可分為自勵式和他勵式。

出現最早,包括單管式和推挽式兩種,一般用于小功率開關穩(wěn)壓電源。特點是電路簡單,價低,但開關頻率變化大,輸出紋波大。

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