大功率鋁空氣電池升壓電源的研制
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根據用途的區別，客戶(hù)要求的鋁空氣電池升壓電源輸出功率各不相同，為適應這種需求，筆者特別設計了單元升壓電源的并聯(lián)控制系統電路。
在實(shí)際應用中，不能將幾個(gè)單元升壓電路直接并聯(lián)獲取大功率輸出。這是由于各單元升壓電路的元件參數、工作狀態(tài)不都不盡相同，若直接并聯(lián)常常會(huì )造成各單元升壓電路間的“出力”不均衡。甚至會(huì )出現某些升壓電源塊不僅不輸出電源，反而向電源吸取功率，這樣，有的電路單元由于帶載太重以至損壞，有的單元電路卻處于吸收功率或處于“空閑”狀態(tài)。要想獲得大功率的輸出，必需解決各單元電路間的“共同出力”及“負荷均擔”的問(wèn)題，既單元電路的“均流”問(wèn)題。
圖2所示的電路結構為帶“均流”控制IC的示意圖。一塊控制IC檢測一個(gè)單元電路的輸出電壓及輸出電流。單元1～單元N為鋁空氣電池的單元升壓電路，IC01～IC０Ｎ為均流控制IC，RS01～RS0Ｎ為單元升壓電路的電流傳感器（電阻），將單元電路的電流值轉換為電壓值，并輸入到IC01～IC０Ｎ等均流控制IC中的電流檢測放大電路，將該反映單元升壓電路電流大小的控制信號輸出至均流控制IC的均流控制母線(xiàn)SHARE+、SHARE-上。
經(jīng)過(guò)這樣處理，N個(gè)單元中只有輸出電流最大的一個(gè)電流放大器的輸出電壓才能使二極管導通，從而影響均流母線(xiàn)電壓。在這種均流方式下，參于調節的單元由N個(gè)單元中的最大輸出電流單元決定，一次只有這個(gè)最大輸出電流單元工作，這個(gè)最大輸出電流是隨機的，它一旦工作既處于主控狀態(tài)，別的單元就處于被控狀態(tài)。均流控制IC將控制信號電壓輸出至各升壓?jiǎn)卧刂艻C的FB輸入端，從而調節各升壓?jiǎn)卧妮敵鲭娏髦?，取得良好的均流效果?br style="margin-top: 0px; margin-right: 0px; margin-bottom: 0px; margin-left: 0px; padding-top: 0px; padding-right: 0px; padding-bottom: 0px; padding-left: 0px; ">
三、 元器件選擇、生產(chǎn)工藝及電路板的設計
由于計算機及芯片技術(shù)的發(fā)展，CPU的運算速度越來(lái)越快，要求的輸入電壓越來(lái)越低（1V以下），這樣就出現了目前困擾電源界的一大難題----“低電壓大電流”，由此會(huì )帶來(lái)諸如電源體積增大、穩定性降低、散熱困難等問(wèn)題，這自然會(huì )對電路設計、元器件特性及生產(chǎn)工藝等提出更高的要求。
但以上所說(shuō)的都是將高電壓變?yōu)榈碗妷?，?20V/380V的交流變?yōu)閹资驇追慕涣骰蛑绷?，或者由幾十伏的交流或直流變?yōu)閹追慕涣骰蛑绷??；旧蠜](méi)有將低電壓變?yōu)榇蠊β矢唠妷旱淖儞Q器。
筆者開(kāi)發(fā)大功率鋁空氣升壓電源采用的升壓技術(shù)同樣也存在這難題----“低電壓大電流”。該“低電壓大電流”是指在電源的輸入端出現的“低電壓大電流”，該升壓電源對電路設計、元器件特性及生產(chǎn)工藝等的要求比降壓變換器更高。
由于鋁空氣電池的輸入電壓低（1.5V）又需大電流輸出，在開(kāi)發(fā)大功率鋁空氣升壓電源時(shí)，除要解決“低電壓大電流”出現在電源輸出端上的難題外，最重要的是要提高該電源的效率且降低其損耗。用句一位多年從事電源設計的專(zhuān)家的話(huà)來(lái)形容開(kāi)發(fā)大功率鋁空氣升壓電源的難點(diǎn)：“弄不好就找不到這1.5V的輸入電壓了，怎么去升壓??？”
筆者在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，通過(guò)各種試驗發(fā)現：該電源的難點(diǎn)主要是元器件的選擇、生產(chǎn)工藝及電路板的設計。從圖1所示的主電路可以看出：造成損耗及發(fā)熱的主要原因有以下幾處：（1）電池與升壓電源的聯(lián)接處。（2）大電流在線(xiàn)路板上造成的損耗。（3）大電流在變壓器上的損耗。（4）大電流在MOS管上的損耗。
針對以上損耗原因可在電源開(kāi)發(fā)時(shí)采取以下措施：（1）用特殊接插件聯(lián)結電池與升壓電源，最簡(jiǎn)單的是用電纜聯(lián)結。（2）電路板設計時(shí)加大主電源的銅板面積，最好是電路板的一面是電源正極，另一面為電源的負極，這樣除能減少電流損耗外，還可以利用線(xiàn)路板兩面銅板間的電容在電源的輸入端構成一極濾波。（3）變壓器是該電源成敗的關(guān)鍵元件，除要特別設計該高頻變壓器外，繞制該變壓器的材料也要特別的留意。（4）大電流在MOS管上的損耗是電路設計時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注的，除選用導通電阻小的MOS管外，還應采用多個(gè)MOS管并聯(lián)等措施進(jìn)一步減小其導通電阻。
四、 應用展望
電源技術(shù)是一門(mén)不斷發(fā)展的應用技術(shù)，它隨著(zhù)高頻磁材料、電子元器件、模塊制造技術(shù)及工藝技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。我國對電源技術(shù)、對生產(chǎn)工藝技術(shù)等方面的研究，水平是比較高的，在許多方面是處在前沿水平，在某些方面還常有突破。大功率鋁空氣電池升壓電源也是電源應用技術(shù)中一個(gè)具體的產(chǎn)品。
目前，該升壓電源和市場(chǎng)上普通開(kāi)關(guān)電源相比，隨著(zhù)燃料電池、便攜式產(chǎn)品及某些特殊領(lǐng)域的需求的增加，該升壓電源的市場(chǎng)才顯露出一些頭角，還處于培養和發(fā)展階段，因而升壓電源目前的市場(chǎng)總量還不大。但大功率直流升壓電源應是一個(gè)電源系列產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品的完善過(guò)程既是該產(chǎn)品的推廣過(guò)程。該系列產(chǎn)品的形成之日，也就是一個(gè)產(chǎn)業(yè)的形成之時(shí)。它的重要意義不僅在于電源產(chǎn)品的一個(gè)分支市場(chǎng)的形成，更重要的是該電源系列產(chǎn)品的形成，必將帶動(dòng)一些行業(yè)的發(fā)展，在某些行業(yè)將有著(zhù)非常廣泛的應用，并對其造成某些深遠的影響。
參考文獻
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2000年5月
2． 仲照東、徐愛(ài)華、陳明，鋁--空氣電池的升壓及控制裝置，中國，實(shí)用新型，2475152，02年1月30日
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