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开关电源进入高效率功率改换年代

来源:http://www.hbjuxing.cn 责任编辑:www.d88.com 更新日期:2018-04-10 12:25

  

  电子设备特别是计算机的不断小型化,要求供电电源的体积随之小型化,因此开关电源开端代替以粗笨的工频变压器为特征的线性稳压电源,一起电源功率得到明显前进。电源体积的减小意味着散热才能的变差,因此要求电源的功耗变小,即在输出功率不变的前提下,功率有必要前进。效率功率改换年代

  高功率功率改换:开关电源规划寻求的方针

  相同体积的电源的功率耗散底子相同,因此,欲得到更大的输出功率,有必要前进功率,一起,高的电源功率能够有用地减小功率半导体器材的应力,有利于前进其可靠性。

  开关电源的损耗首要为:无源元件损耗和有源元件损耗

  开关损耗一向困惑着开关电源规划者,因为功率半导体器材在开关进程中,器材上一起存在电流、电压,因此不可避免地存在开关损耗,假如开关电源中开关管和输出整流二极管能完成零电压开关或零电流开关,则其功率能够明显前进。

  开关进程引起的开关损耗大致会占总输入功率的5%~10%,大幅度下降或消除这一损耗可使开关电源的功率前进5%~10%。最有用的办法是软开关技能或零电压开关或零电流开关技能。

  在许多软开关的计划中,比较有用的有大功率的全桥改换器,一般选用移相零电压开关的操控办法,这种操控办法要求在初级侧需附加一续流电感以保证开关管在零电压状态下导通,因为较大的有用值电流流过,这个附加电感将发热(虽然比RC缓冲电路小得多),开关电源进入高因此在低压功率改换中并不选用。

  无源无损耗缓冲电路的特点是不损坏惯例PWM操控办法,规划/调试简略。虽然如此,无源无损耗缓冲电路和准谐振/零电压开关工作办法也存在一些缺陷,如仅能完成关断软开关以及在反激式改换器中不太适于大负载规模改变。软开关中有源箝位是前进单管正/反激改换器功率的有用办法,开始的专利约束现在已失效,能够遍及使用。

  功率半导体器材的前进:高功率功率改换的底子

  功率半导体器材的前进特别是PowerMOSFET的前进引发出功率改换的一系列的前进:PowerMOSFET的极快的开关速度,使开关电源的开关频率从双极晶体管的20kHz 前进到100kHz以上,有用地减小了无源储能元件(电感、电容)的体积。低压PowerMOSFET使低压同步整流成为实际,器材的导通电压从肖特基二极管的0.5V左右,下降到同步整流器的0.1V乃至更低,使低压整流器的功率至少前进了10%。高压PowerMOSFET的导通压降和开关特性的改进,前进了开关电源的初级功率。功率半导体器材的功耗的下降也使散热器和整机的体积减小。

  电源界有一个不成文的观念:不稳压的比稳压的功率高、不阻隔的比阻隔的功率高、窄规模输入电压的比宽规模输入的功率高。Vicor的48V输入电源模块的功率抵达97%。沟通输入开关电源需求功率因数校对,因为功率因数校对已具有稳压功用,在对输出纹波要求不高的使用(如输出接有蓄电池或超级电容器),能够选用功率因数校对加不调理的阻隔改换器电路拓扑,国外在1986年已有产品,功率抵达93%以上。

  在DC48V输入电压的电源模块中,功率在93%以上的模块简直无一例外地选用前级稳压、后级不调理阻隔的计划,并且将榜首级的输出电容和第二级的输出电感撤销,简化了电路结构。

  国内的许多开关电源在规划上对结构规划的重视相对不行,有时会呈现电源内的各部分温升不均,有的当地过热,有的当地简直没有温升,乃至PCB上发生较大的损耗。一个好的开关电源应该是发生热的元件均匀分布在PCB上,并且发热元件的温升底子共同,PCB应有尽可能小的损耗,这在模块电源和塑料外壳的 Adapter的规划中尤为重要。

  功率前进的一起:电源的电磁搅扰得到减小

  在开关电源的各种损耗中,电磁搅扰所发生的损耗,在电源功率高到必定水平后将不容忽视。一方面电磁搅扰自身耗费能量,特别是电源功率的前进往往需求软开关技能或零电压开关或零电流开关技能(无论是专门设置仍是电路自身固有),使用这些技能减缓了开关进程的电压、电流的改变速率或消除了开关进程,电磁搅扰变得很小,不需求像惯例开关电源电路中需求专门设置按捺电磁搅扰的电路(这个电路是存在损耗的)。

  开关电源进入:高功率功率改换年代

  仔细分析,高功率功率改换看起来是很简略的,乃至有些电路拓扑在20多年前就有介绍(如两级改换拓扑结构,早在UNITRODE82/83年数据手册的 ApplicationNote的AN19中就有介绍、TEK2235示波器中也选用了这种功率改换拓扑结构),但受其时的技能水平,特别是人们知道的约束(总是以为两级改换的功率比单级低,而事实上两级改换能够完成事实上的固有的零电压开关,单级改换则需求特别的附加电路和操控办法)而并没有得到供认和使用。器材的功能和人们知道的前进现已使两级改换作为高功率功率改换的首要办法之一。
 

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