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開關電源簡介

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  是利用現代電力電子技術,控製開關晶體管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源。開關電源一般由脈衝寬度調製(PWM)控製IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上,反而高於開關電源,這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發展和創新,使得開關電源技術也在不斷地創新,這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動,這為開關電源提供了廣闊的發展空間。

  開關電源高頻化是其發展的方向,高頻化使開關電源小型化,並使開關電源進入更廣泛的應用領域,特別是在高新技術領域的應用,推動了高新技術產品的小型化、輕便化。另外開關電源的發展與應用在節約能源、節約資源及保護環境方麵都具有重要的意義。

  1. 開關電源的分類

  人們在開關電源技術領域是邊開發相關電力電子器件,邊開發開關變頻技術,兩者相互促進推動著開關電源每年以超過兩位數字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗幹擾的方向發展。開關電源可分為和兩大類,DC/DC變換器現已實現模塊化,且設計技術及生產工藝在國 內外均已成熟和標準化,並已得到用戶的認可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進程中,遇到較為複雜的技術和工藝製造問題。以下分別對兩類開關電源的結構和特性作以闡述。

  1.1 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,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調製方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率調製方式,ton不變,改變Ts(易產生幹擾)。其具體的電路由以下幾類:

  (1)Buck電路――降壓斬波器,其輸出平均電壓U0小於輸入電壓Ui,極性相同。

  (2)Boost電路――升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大於輸入電壓Ui,極性相同。

  (3)Buck-Boost電路――降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大於或小於輸入電壓Ui,極性相反,電感傳輸。

  (4)Cuk電路――降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大於或小於輸入電壓Ui,極性相反,電容傳輸。

  當今軟開關技術使得DC/DC發生了質的飛躍,美國VICOR公司設計製造的多種ECI軟開關DC/DC變換器,其最大輸出功率有300W、600W、800W等,相應的功率密度為(6.2、10、17)W/cm3,效率為(80~90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關技術的高頻開關電源模塊RM係列,其開關頻率為(200~300)kHz,功率密度已達到27W/cm3,采用同步整流器(MOS

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