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开关电源设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-21 37

  1.开关电源的内部重要元器件均运行在高频开关的状态,本身消耗很低的能量,其电源的效率可以达到百分之八十到九十,是普通的线性稳压电源效率的将近两倍。开关电源也被叫做无工频的变压器电源,它利用体积很小高频的变压器以实现电压的转变和电网隔离,不仅可以去掉十分笨重的工频变压器,而且可使用体积很小的滤波元件以及散热器,这就为研究和开发的高效率、高可靠性、高精度、体积小、重量轻的开关电源打下了坚实的基础。

  2.开关电源的实现方案研究

  2.1 开关变换器的拓扑结构

  现代直流稳压电源可分为直流稳压开关电源和交流稳压开关电源两大类,前者可输出质量相对较高的直流电压;后者可输出相对质量较高的交流电压。本研究课题的研究范围属于前者的,直流变换器按照输入与输出间是否含电气隔离,可以分成两类:无电气隔离的直流变换器称为不隔离的直流变换器,具有电气隔离的直流变换器称为隔离的直流变换器。

  不隔离的直流变换器根据使用的有源功率器件的个数,可以分为单管、双管以及四管共三大类。采用单管的直流变换器共有六种,包括降压式(Buck)、升压式、Cuk、Zeta、升降压式和Sepic等。

  2.2 开关变换器的软开关的技术

  PWM技术已经在电力电子电路中得到了日益广泛的应用,一般说来是指在开关变换的过程中保持开关频率的恒定,但通过改变开关接通时间的长短,使负载变化时,负载上电压输出变化却不大的方法。但这种开关技术是一种“硬开关”,也就是开关管的通断控制与其上流过的电流以及器件两端所加的电压并无关系,功率开关管的开通、关断在器件上的电流或电压不等于零的状态下强迫进行,开关损耗很大。特别是现代电力电子技术正向频率更高的方向发展,PWM硬开关技术将使得开关损耗成为高频化发展的显著障碍。

  高频软开关技术大致可以分为以下三大类:

  (1)谐振式变换器(串联谐振,准谐振,并联谐振和多谐振);

  (2)有源钳位的ZVS单端变换器;

  (3)零开关--脉宽调制变换器(ZVS/ZCS-PWM、PSC FB ZVS-PWM、ZVT/ZCT-PWM变换器)。

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