鉅大LARGE | 點擊量:1459次 | 2019年12月27日
高頻開關電源的組成及分類
開關電源具有體積小、效率高等一系列優(yōu)點,在各類電子產品中得到廣泛的應用。但由于開關電源的控制電路比較復雜、輸出紋波電壓較高,所以開關電源的應用也受到一定的限制。
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于開關狀態(tài),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。另一方面,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。
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。為提高開關頻率必須采用高速開關器件。對于兆赫以上開關頻率的電源可利用諧振電路,這種工作方式稱為諧振開關方式。它可以極大地提高開關速度,原理上開關損耗為零,噪聲也很小,這是提高開關電源工作頻率的一種方式。采用諧振開關方式的兆赫級變換器已經實用化。
開關電源的集成化與小型化已成為現(xiàn)實。然而,把功率開關管與控制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,控制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制(PWM)電路,再經過驅動電路控制功率器件的占空比,從而達到調整輸出電壓大小的目的。圖2是一種電路實現(xiàn)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。
對于串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源,輸出對輸入的瞬態(tài)響應特性主要由調整管的頻率特性決定。但對于開關型穩(wěn)壓電源,輸入的瞬態(tài)變化比較多地表現(xiàn)在輸出端。提高開關頻率的同時,由于反饋放大器的頻率特性得到改善,開關電源的瞬態(tài)響應問題也能得到改善。負載變化瞬態(tài)響應主要由輸出端LC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(tài)響應特性。