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高效轻便的开关电源及其应用领域

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:传统线性电源通常只有40%~50%的效率,而开关电源的效率一般为60%~90%。开关电源的最后一个优点是体积较小且重量较轻。开关电源有许多重要应用,它广泛应用于以下领域[5-15]:1)DC-DC变换器+电动机驱动;2)有源滤波+UPS;3)功率因数校正+DC-DC变换器;4)感应加热器;5)镇流器。图4-1 传统开关电源的系统结构对于DC-DC开关电源,一般有两种控制方法:一种是电压控制模式;另一种是电流控制模式。

高效轻便的开关电源及其应用领域

开关电源(SMPS)由于其效率高、重量轻、体积小等优点,在工业和航空、航天领域已得到广泛、长久应用。

与传统线性电源相比,开关电源具有三大优势:高效及发热少、稳压、体积小且重量轻。传统线性电源效率低下是由于其将过多的电能转换为热能来稳压。传统线性电源通常只有40%~50%的效率,而开关电源的效率一般为60%~90%。开关电源的另一个优点是对输出电压的调节能力,开关电源可连续调节并能快速跟随负载的变化。另外,开关电源具有一个特殊能力,即在低输入条件下可保证正确输出。实际上,开关电源能产生一个大于输入直流电压的输出电压。开关电源的最后一个优点是体积较小且重量较轻。由于开关电源工作于高频下,因此体积小于小功率的传统60Hz电源。变压器、电容和线圈的物理体积也小而轻[1-5]

开关电源有许多重要应用,它广泛应用于以下领域[5-15]

1)DC-DC变换器+电动机驱动;

2)有源滤波+UPS;

3)功率因数校正+DC-DC变换器;

4)感应加热器;

5)镇流器

在功率因数校正+DC-DC变换器中,传统开关电源的系统结构如图4-1所示。

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图4-1 传统开关电源的系统结构

对于DC-DC开关电源,一般有两种控制方法:一种是电压控制模式;另一种是电流控制模式。其中,电流控制模式有3种:公差带控制、恒定关断时间控制和在时钟周期以恒定频率导通控制[16-19],分别如图4-2~图4-6所示。(www.xing528.com)

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图4-2 开关电源的控制结构

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图4-3 开关电源的传递函数控制方法

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图4-4 开关电源的电压控制模式

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图4-5 开关电源的电流控制模式

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图4-6 不同电流控制模式方法

a)公差带控制 b)恒定关断时间控制 c)在时钟周期以恒定频率导通控制

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