高频开关电源原理与稳压控制方式

2017-03-16 68 0

一、系统组成

数字程控调度机高频开关电源由主电路、控制电路、检测电路与辅助电源组成。主电路完成交流电网输入至直流输出的全过程:输入滤波器滤除电网杂波并阻止本机杂波回馈电网;整流滤波将交流整成平滑直流;逆变将直流变为高频交流,频率越高体积重量与输出功率之比越小;输出整流滤波提供稳定直流。控制电路从输出端取样与设定值比较,控制逆变器频率或脉宽以稳定输出,并依检测电路提供的信息实施保护。检测电路除供保护参数外还提供显示仪表数据。

二、开关稳压原理

开关K以固定时间间隔重复通断。接通期间电源E经K与滤波电路向负载供电;断开期间需由储能元件续供。图中电感L、电容C2与二极管D即承担该功能:L储存能量,开关断开时经续流二极管D向负载释放,使负载获得连续能量。AB间电压平均值EAB=TON/T×E,其中TON为接通时间,T为开关周期(TON+TOFF)。改变占空比即改变输出平均电压,称为时间比率控制(TRC)。

三、三种TRC控制方式

脉冲宽度调制(PWM):开关周期恒定,改变脉冲宽度调节占空比;脉冲频率调制(PFM):导通脉宽恒定,改变开关频率调节占空比;混合调制:脉宽与频率均可变。

四、发展历程与趋势

1955年美国Royer发明自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,1957年Chase发明自激推挽双变压器,1964年提出取消工频变压器的串联开关电源设想,1969年随大功率硅管耐压提高与二极管反向恢复时间缩短制成25kHz开关电源。目前开关电源以小型、轻量、高效率广泛用于各类电子设备;提高开关频率需低开关损耗的高速开关器件,但受分布电感电容及二极管恢复特性制约,须权衡。

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