开关电源的分类及应用26509

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1、开关电源的分类及应用1引言随着电力电子技术的告诉发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源-般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比

2、，二者的成木都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成木在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成木反转点。随着电力电了技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成木反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小烈化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方而都具有重要的意义。2开关电源的分类人们的开关电源技术领域是边开发相关电力电

3、子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、禹可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两人类，DC/DC变换器现已实现模块化，H设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因我自身的特性使得在模块化的进程屮，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。2」DC/DC变换DC/DC变换是将固处的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一•是脉宽调制方式Ts

4、不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。其貝体的电路由以下儿类:（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压Uo小于输入电压Ui,极性相同。（2）Boost电路——升压斩波器，其输岀平均电压Uo大于输入电压Ui,极性相同。（3）Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U。大于或小于输入电压Ui,极性相反，电感传输。（4）Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U。大于或小于输入电压UI,极性和反，电容传输。当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃，美国VICOR公司

5、设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器，其最大输出功率有300W、600W、800W等，相应的功率密度为（6、2、10、17）W/cm3,效率为（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推岀的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列，其开关频率为（200-300）kHz,功率密度已达到27W/cm3,采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二极管），是格个电路效率提高到9（）%。2.2AC/DC变换AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流"，功率流由负载返回电源的称为“

6、有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60HZ的交流电，因必须经整流、滤波，因此体枳相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA）,交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的耍求,由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采川电源系统优化设

7、计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路丁作彖限乂可分为--彖限、二彖限、三彖限、四彖限。3开关电源的选用开关电源在输入抗干扰性能上，由丁-其口身电路结构的特点（多级串联），一•般的输入干扰如浪涌电压很难通过，在输出电压稳定度这一技术指标上与线性电源相比具有较大的优势，其输出电压稳定度可达（0.5~1）%。开关电源模块作为一种电力电子集成器件，在选用中应注意以下几点：3」输出电流的选择因开关屯源T作效率高，一般可达到80%以上，故在其输

8、出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收屯流，以使被选用的开关电源具冇高的性能价格比，通常输出计算公式为：Is=KIf式屮：Is—开关电源的额定输出电流；If_用电设备的最大吸收电流；K—裕量系数