【知識普及】高頻開關電源的組成及分類
發布時間:2013-03-25 責任編輯:easonxu
【導讀】電子裝置小型輕量化的關鍵是供電電源的小型化,因此需要盡可能地降低電源電路中的損耗。開關電源中的調整管工作於開關狀態,必然存在開關損耗,而且損耗的大小隨開關頻率的提高而增加。另一方麵,開關電源中的變壓器、電抗器等磁性元件及電容元件的損耗,也隨頻率的提高而增加。
開關電源具有體積小、效率高等一係列優點,在各類電子產品中得到廣泛的應用。但由於開關電源的控製電路比較複雜、輸出紋波電壓較高,所以開關電源的應用也受到一定的限製。
目前市場上開關電源中功率管多采用雙極型晶體管,開關頻率可達幾十kHz;采用MOSFET的開關電源轉換頻率可達幾百kHz。為wei提ti高gao開kai關guan頻pin率lv必bi須xu采cai用yong高gao速su開kai關guan器qi件jian。對dui於yu兆zhao赫he以yi上shang開kai關guan頻pin率lv的de電dian源yuan可ke利li用yong諧xie振zhen電dian路lu,這zhe種zhong工gong作zuo方fang式shi稱cheng為wei諧xie振zhen開kai關guan方fang式shi。它ta可ke以yi極ji大da地di提ti高gao開kai關guan速su度du,原yuan理li上shang開kai關guan損sun耗hao為wei零ling,噪zao聲sheng也ye很hen小xiao,這zhe是shi提ti高gao開kai關guan電dian源yuan工gong作zuo頻pin率lv的de一yi種zhong方fang式shi。采cai用yong諧xie振zhen開kai關guan方fang式shi的de兆zhao赫he級ji變bian換huan器qi已yi經jing實shi用yong化hua。
開關電源的集成化與小型化已成為現實。然而,把功率開關管與控製電路都集成在同一芯片上,必須解決電隔離和熱絕緣的問題。
開關電源的基本構成
開關電源采用功率半導體器件作為開關器件,通過周期性間斷工作,控製開關器件的占空比來調整輸出電壓。開關電源的基本構成如圖1所示,其中DC/DC變換器進行功率轉換,它是開關電源的核心部分,此外還有起動、過流與過壓保護、噪聲濾波等電路。輸出采樣電路(R1、R2)檢測輸出電壓變化,與基準電壓Ur比較,誤差電壓經過放大及脈寬調製(PWM)電路,再經過驅動電路控製功率器件的占空比,從而達到調整輸出電壓大小的目的。圖2是一種電路實現形式。

DC/DC變換器有多種電路形式,常用的有工作波形為方波的PWM變換器以及工作波形為準正弦波的諧振型變換器。
對dui於yu串chuan聯lian線xian性xing穩wen壓ya電dian源yuan,輸shu出chu對dui輸shu入ru的de瞬shun態tai響xiang應ying特te性xing主zhu要yao由you調tiao整zheng管guan的de頻pin率lv特te性xing決jue定ding。但dan對dui於yu開kai關guan型xing穩wen壓ya電dian源yuan,輸shu入ru的de瞬shun態tai變bian化hua比bi較jiao多duo地di表biao現xian在zai輸shu出chu端duan。提ti高gao開kai關guan頻pin率lv的de同tong時shi,由you於yu反fan饋kui放fang大da器qi的de頻pin率lv特te性xing得de到dao改gai善shan,開kai關guan電dian源yuan的de瞬shun態tai響xiang應ying問wen題ti也ye能neng得de到dao改gai善shan。負fu載zai變bian化hua瞬shun態tai響xiang應ying主zhu要yao由you輸shu出chu端duanLC濾波器特性決定,所以可以利用提高開關頻率、降低輸出濾波器LC乘積的方法來改善瞬態響應特性。
開關型穩壓電源的電路結構有多種:
(1)按驅動方式分,有自勵式和他勵式。
(2)按DC/DC變換器的工作方式分:①單端正勵式和反勵式、推挽式、半橋式、全橋式等;②降壓型、升壓型和升降壓型等。
(3)按電路組成分,有諧振型和非諧振型。
(4)按控製方式分:①脈衝寬度調製(PWM)式;②脈衝頻率調製(PFM)式;③PWM與PFM混合式。
(5)按電源是否隔離和反饋控製信號耦合方式分,有隔離式、非隔離式和變壓器耦合式、光電耦合式等。
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