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[导读]调整管(功率管)以开关方式工作的稳压电路。与线性稳压电路(见串联稳压电路)相比,它的功率转换效率可大于90%,动态稳压性能好,可省去工频变压器,除体积、质量大大减小外,在电网电压大范围变化下仍能调节输出电压使其稳定。

调整管(功率管)以开关方式工作的稳压电路。与线性稳压电路(见串联稳压电路)相比,它的功率转换效率可大于90%,动态稳压性能好,可省去工频变压器,除体积、质量大大减小外,在电网电压大范围变化下仍能调节输出电压使其稳定。

开关型稳压电路的发展及分类

开关稳压电路是20世纪60年代发展起来的,控制电路主要采用脉冲宽度调制(pulsewidth modulation,简称PWM)和脉冲频率调制(pulsefrequancy modulation,简称PFM)两种方式,属硬开关技术。70年代后相继开发出软开关技术。70年代后期,由于大规模集成技术日趋完善,从而陆续开发出开关稳压电路专用的集成控制器,单片集成开关稳压电源模块。用它们组成的开关稳压电路成本低,性能优良可靠,使用方便,因而获得广泛的应用。

(1)脉冲频率调制:保持控制脉冲的宽度不变,改变脉冲频率(即周期)以调节输出电压Uo使其稳定。当负载电流增大或电网电压降低,而使Uo下降时,通过控制电路使脉冲频率增加,就可以使Uo上升到原来稳定值,反之相同。

(2)脉冲宽度调制:控制脉冲的周期保持不变,改变脉冲占空比来调节输出电压Uo使其稳定。当负载电流增大或电网电压降低,而使Uo下降时,通过控制电路使脉冲宽度增加,就可以使Uo上升到原来稳定值,反之相同。由于这种方法控制脉冲的周期不变,滤波器电路容易设计,基本上都采用这种方法。

(3)硬开关技术:即强迫功率开关管在其电压不为零时开通,电流不为零时关断。在开关过程中,电压、电流变化有一个交叠过程,会产生开关损耗。开关频率越高,开关损耗就越大。提高开关频率,可使开关稳压电源的变压器、电感等的体积、质量大为减小,从而提高开关稳压电源的功率密度(单位体积输出功率),还可以降低可闻噪声和改善动态响应。(4)软开关技术:为了减小体积、质量和开关损耗,自70年代以来,不断研究开发高频软开关技术。“软开关”是指零电压开关(Zero-voltage-switching,简称ZVS)或零电流开关(Zero-current-switching,简称ZCS)。它是应用谐振原理,使开关稳压电路中功率开关管的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化,当电流过零时,使功率开关管关断,或电压为零时,使功率开关管开通,从而使开关损耗为零。实现软开关有两种方法。一种是利用单端、半桥或全桥变换器中的寄生电感和寄生电容(如变压器漏感、功率开关管和整流管的结电容)或主电路负载中的电感和电容产生谐振,使功率开关管的电流或电压按准正弦规律变化,从而实现ZCS或ZVS。谐振参数可以超过两个,这时就称为多谐振变换器(MRC)。用准谐振或多谐振技术的开关稳压电路,开关频率可达1~10MHz,功率密度可达80W/in(硬开关的开关变换器受频率限制,功率密度最高为0.5~3W/in)。但软开关条件与电网电压、负载电流的变化有关,在轻载下有可能失去实现软开关的条件。另一种方法是附加一个谐振网络辅助电路,以创造软开关条件,其中有谐振电感、电容和辅助功率开关管。

开关稳压电路按输入电源和输出电源的类型可分为AC-DC-AC-DC型开关稳压电路和DC-DC型开关稳压电路。按激励方式可分为自励式和他励式。

出现最早,包括单管式和推挽式两种,一般用于小功率开关稳压电源。特点是电路简单,价低,但开关频率变化大,输出纹波大。

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