开关电源( 二 )


开关电源

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开关电源内部结构图隔离式DC/DC转换器在实现输出与输入电气隔离时,通常採用变压器来实现,由于变压器具有变压的功能,所以有利于扩大转换器的输出套用 範围,也便于实现不同电压的多路输出,或相同电压的多种输出 。在功率开关管的电压和电流定额相同时,转换器的输出功率通常与所用开关管的数量成正比 。所以开关管数越多,DC/DC转换器的输出功率越大,四管式比两管式输出功率大一倍,单管式输出功率只有四管式的1/4 。非隔离式转换器与隔离式转换器的组合,可以得到单个转换器所不具备的一些特性 。按能量的传输来分,DC/DC转换器有单向传输和双向传输两种 。具有双向传输功能的DC/DC转换器,既可以从电源侧向负载侧传输功率,也可 以从负载侧向电源侧传输功率 。DC/DC转换器也可以分为自激式和他控式 。藉助转换器本身的正反馈信号实现开关管自持周期性开关的转换器,叫做自激式转换器,如洛耶尔 (Royer)转换器就是一种典型的推挽自激式转换器 。他控式DC/DC转换器中的开关器件控制信号,是由外部专门的控制电路产生的 。按照开关管的开关条件,DC/DC转换器又可以分为硬开关(Hard Switching)和软开关(Soft Switching)两种 。硬开关DC/DC转换器的开关器件 是在承受电压或流过电流的情况下,开通或关断电路的,因此在开通或关断过程中将会产生较大的交叠损耗,即所谓的开关损耗(Switching loss) 。当转换器的工作状态一定时开关损耗也是一定的,而且开关频率越高,开关损耗越大,同时在开关过程中还会激起电路分布电感和寄生 电容的振荡,带来附加损耗,因此,硬开关DC/DC转换器的开关频率不能太高 。软开关DC/DC转换器的开关管,在开通或关断过程中,或是加于 其上的电压为零,即零电压开关(Zero-Voltage-Switching,ZVS),或是通过开关管的电流为零,即零电流开关(Zero-Current·Switching,ZCS) 。这种软开关方式可以显着地减小开关损耗,以及开关过程中激起的振荡,使开关频率可以大幅度提高,为转换器的小型化和模组化创造 了条件 。功率场效应管(MOSFET)是套用较多的开关器件,它有较高的开关速度,但同时也有较大的寄生电容 。它关断时,在外电压的作用下,其寄生电容充满电,如果在其开通前不将这一部分电荷放掉,则将消耗于器件内部,这就是容性开通损耗 。为了减小或消除这种损耗,功率场 效应管宜採用零电压开通方式(ZVS) 。绝缘栅双极性电晶体(Insulated Gate Bipolar tansistor,IGBT)是一种複合开关器件,关断时的电流拖 尾会导致较大的关断损耗,如果在关断前使流过它的电流降到零,则可以显着地降低开关损耗,因此IGBT宜採用零电流(ZCS)关断方式 。IGBT在 零电压条件下关断,同样也能减小关断损耗,但是MOSFET在零电流条件下开通时,并不能减小容性开通损耗 。谐振转换器(ResonantConverter,RC)、準谐振转换器(Qunsi-Tesonant Converter,QRC)、多谐振转换器(Multi-ResonantConverter,MRC)、零电压开关PWM转换器(ZVS PWM Converter)、零电流开关PWM转换器(ZCS PWM Converter)、零电压转换(Zero-Voltage-Transition,ZVT)PWM转换器和零电流转换(Zero- Voltage-Transition,ZVT)PWM转换器等,均属于软开关直流转换器 。电力电子开关器件和零开关转换器技术的发展,促使了高频开关电源的发展 。
开关电源

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开关电源 基本组成开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成 。