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Principle and development trend of switching power supply
Author:芯驰能源  From:本站  Data:2015-9-11 10:58:28  HIT:1545

      高频开关电源电路原理

  高频开关电源由以下几个部分组成:
  一、主电路
  从交流电网输入、直流输出的全过程,包括:
  1、输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。
  2、整流与滤波:将电网
交流电源直接整流为较平滑的直流电,以供下一级变换。
  3、逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分,频率越高,体积、重量与输出功率之比越小。
  4、输出整流与滤波:根据负载需要,提供稳定可靠的
直流电源
  二、控制电路
  一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去控制逆变器,改变其频率或脉宽,达到输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的资料,经保护电路鉴别,提供控制电路对整机进行各种保护措施。
  三、检测电路
  除了提供保护电路中正在运行中各种参数外,还提供各种显示仪表资料。
  四、辅助电源
  提供所有单一电路的不同要求电源。

  开关控制稳压原理

  开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载提供能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的提供。可见,输入电源向负载提供能量是断续的,为使负载能得到连续的能量提供,开关
稳压电源必须要有一套储能装置,在开关接通时将一部份能量储存起来,在开关断开时,向负载释放。图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功能。电感L用以储存能量,在开关断开时,储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载,使负载得到连续而稳定的能量,因二极管D使负载电流连续不断,所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示:EAB=TON/T*E;式中TON为开关每次接通的时间,T为开关通断的工作周期(即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和)。

  由式可知,改变开关接通时间和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比,这种方法称为“时间比率控制”(TimeRatioControl,缩写为TRC)。

  按TRC控制原理,有三种方式:

  一、脉冲宽度调制(PulseWidthModulation,缩写为PWM)
  开关周期恒定,通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。
  二、脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,缩写为PFM)
  导通脉冲宽度恒定,通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。
  三、混合调制
  导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式,它是以上二种方式的混合。
  第三节开关电源的发展和趋势

  1955年美国罗耶(GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端,1957年美国查赛(JenSen)发明了自激式推挽双变压器,1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想,这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高,二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善,终于做成了25千赫的开关电源。

 
 
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