高頻開(kāi)關(guān)電源電路原理圖文實(shí)例

第一節 高頻開(kāi)關(guān)電源電路原理 高頻開(kāi)關(guān)電源由以下幾個(gè)部分組成：

一、主電路

從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過(guò)程，包括：

1、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾，同時(shí)也阻礙本機產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。

2、整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。

3、逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。

4、輸出整流與濾波：根據負載需要，提供穩定可靠的直流電源。

二、控制電路

一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設定標準進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，根據測試電路提供的資料，經(jīng)保護電路鑒別，提供控制電路對整機進(jìn)行各種保護措施。

三、檢測電路

除了提供保護電路中正在運行中各種參數外，還提供各種顯示儀表資料。

四、輔助電源

提供所有單一電路的不同要求電源。

第二節 開(kāi)關(guān)控制穩壓原理

開(kāi)關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復地接通和斷開(kāi)，在開(kāi)關(guān)K接通時(shí)，輸入電源E通過(guò)開(kāi)關(guān)K和濾波電路提供給負載RL，在整個(gè)開(kāi)關(guān)接通期間，電源E向負載提供能量；當開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，輸入電源E便中斷了能量的提供?？梢?jiàn)，輸入電源向負載提供能量是斷續的，為使負載能得到連續的能量提供，開(kāi)關(guān)穩壓電源必須要有一套儲能裝置，在開(kāi)關(guān)接通時(shí)將一部份能量?jì)Υ嫫饋?lái)，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，向負載釋放。圖中，由電感L、電容C2和二極管D組成的電路，就具有這種功能。電感L用以?xún)Υ婺芰?，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，儲存在電感L中的能量通過(guò)二極管D釋放給負載，使負載得到連續而穩定的能量，因二極管D使負載電流連續不斷，所以稱(chēng)為續流二極管。在A(yíng)B間的電壓平均值EAB可用下式表示

EAB=TON/T*E式中TON為開(kāi)關(guān)每次接通的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)通斷的工作周期（即開(kāi)關(guān)接通時(shí)間TON和關(guān)斷時(shí)間TOFF之和）。

由式可知，改變開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例，AB間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著(zhù)負載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時(shí)間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱(chēng)為“時(shí)間比率控制”（Time Ratio Control,縮寫(xiě)為T(mén)RC）。按TRC控制原理，有三種方式：

一、脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation,縮寫(xiě)為PWM）開(kāi)關(guān)周期恒定，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變占空比的方式。

二、脈沖頻率調制（Pulse Frequency Modulation,縮寫(xiě)為PFM）導通脈沖寬度恒定，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)工作頻率來(lái)改變占空比的方式。

三、混合調制導通脈沖寬度和開(kāi)關(guān)工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。

第三節 開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展和趨勢

1955年美國羅耶（GH.Roger)發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單變壓器直流變換器，是實(shí)現高頻轉換控制電路的開(kāi)端，1957年美國查賽（Jen Sen)發(fā)明了自激式推挽雙變壓器，１９６４年美國科學(xué)家們提出取消工頻變壓器的串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源的設想，這對電源向體積和重量的下降獲得了一條根本的途徑。到了１９６９年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復時(shí)間的縮短等元器件改善，終于做成了２５千赫的開(kāi)關(guān)電源。

目前，開(kāi)關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。目前市場(chǎng)上出售的開(kāi)關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的１００kHz、用ＭＯＳＦＥＴ制成的５００kHz電源，雖已實(shí)用化，但其頻率有待進(jìn)一步提高。要提高開(kāi)關(guān)頻率，就要減少開(kāi)關(guān)損耗，而要減少開(kāi)關(guān)損耗，就需要有高速開(kāi)關(guān)元器件。然而，開(kāi)關(guān)速度提高后，會(huì )受電路中分布電感和電容或二極管中存儲電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。這樣，不僅會(huì )影響周?chē)娮釉O備，還會(huì )大大降低電源本身的可靠性。其中，為防止隨開(kāi)關(guān)啟-閉所發(fā)生的電壓浪涌，可采用R-C或L-C緩沖器，而對由二極管存儲電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器。不過(guò)，對1MHz以上的高頻，要采用諧振電路，以使開(kāi)關(guān)上的電壓或通過(guò)開(kāi)關(guān)的電流呈正弦波，這樣既可減少開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)也可控制浪涌的發(fā)生。這種開(kāi)關(guān)方式稱(chēng)為諧振式開(kāi)關(guān)。目前對這種開(kāi)關(guān)電源的研究很活躍，因為采用這種方式不需要大幅度提高開(kāi)關(guān)速度就可以在理論上把開(kāi)關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開(kāi)關(guān)電源高頻化的一種主要方式。當前，世界上許多國家都在致力于數兆Hz的變換器的實(shí)用化研究。