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浅谈直流开关电源的运用
时间:2022-05-12 08:34:03 点击次数:42

跟着科学技术的快速发展,各种电力电子设备与人们的工作、日子的联系日益亲近,而电子设备都离不开牢靠的开关电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备范畴,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备的电源等都已广泛地运用开关电源。一同跟着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术技术发展,开关电源也在不断地立异,这为直流开关电源供给了广泛的发展空间.为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特征,规划了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。


1电力技术概述

电子技术以功率处理为对象,认为输送高功率用电和高品质用电为方针,通过选用电力半导体器件,并归纳自动控制计算机技术和电磁技术,完结电能的获取、传输、转换和运用。电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率转换技术及控制技术等几个方面。

电子技术起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器年代、逆变器年代和变频器年代,并促进了电子技术在许多新范畴的运用。70年代后期以门极可关断晶闸管,电力双极型晶体管,电力场效应管为代表的全控型器件全速发展,使电子技术的容颜面目一新进入了新的发展阶段。80年代晚期和90年代初期发展起来的、以绝缘栅极双极型晶体管为代表的复合型器件集驱动功率小,开关速度快,通过压下降,载流性能大于一身,功用优越使之成为现代电子技术的主导器件。

2.开关电源的原理及特征

2.1作业原理

直流开关电源由输入部分、功率转化部分、输出部分、控制部分组成。功率转化部分是开关电源的核心,它对非安稳直流进行高频斩波并完结输出所需求的转换功用。它首要由开关三极管和高频变压器组成。

2.2特征

为了符合用户的需求,国内外各大开关电源制作商都致力于同步开发新式高智能化的元器件,特别是通过改进二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体材质上加大科技立异,以进步在高频率和较大磁通密度下获得高的磁功用,一同SMT技术的运用使得开关电源获得了长足的发展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高稳定、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。

3.直流开关电源的保护

根据直流开关电源的特征和实践的电气情况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发毛病情况下安全稳定地作业,本文根据不同的情况规划了多种保护电路。

3.1过电流保护电路

在直流开关电源电路中,为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被焚毁。其底子方法是,当输出电流超越某一值时,调整管处于反向偏置情况,然后截止,自动堵截电路电流。当出现负载短路,过载或许控制电路失效等意外情况时,会引起流过稳压器中开关三极管的电流过大,使管子功耗增大,发热,若没有过流保护设备,大功率开关三极管就有或许损坏。故而在开关稳压器中过电流保护是常用的,最经济简练的方法是用保险丝。因为晶体管的热容量小,一般保险丝一般不能起到保护作用,常用的是快速熔断保险丝,这种方法具有保护简略的长处。

3.2过电压保护电路

直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所运用的未稳压直流电源的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常作业,乃至损坏内部器件,因此开关电源中有必要运用输入过电压保护电路。选用集成电路电压比较器来检测开关稳压器的输出电压,是现在较为常用的方法,运用比较器的输出情况的改动跟相应的逻辑电路合作,构成过电压保护电路,这种电路既灵敏又安稳。

3.3软启动保护电路

开关稳压电源的电路比较复杂,开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可认为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使一般电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断。别的,浪涌电流也会危害电容器,使之寿数缩短,过早损坏。为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率,以致影响开关稳压器的正常作业,而在开机暂态过程完毕后,用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电,这种电路称之谓直流开关电源的软启动电路。

3.4过热保护电路

直流开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积,使其单位体积内的功率密度大大进步,因此如果电源设备内部的元器件对其作业环境温度的要求没有相应进步,必定会使电路功用变坏,元器件过早失效。因此在大功率直流开关电源中应该设过热保护电路。选用温度继电器来检测电源设备内部的温度,当电源设备内部产生过热时,温度继电器就动作,使整机告警电路处于告警情况,完结对电源的过热保护,亦可将温度继电器置于开关三极管的邻近,一般大功率管允许的最高管壳温度是75℃,调度温度整定值为60℃。当管壳温度超越允许值后继电器就堵截电器,对开关管进行保护

 

开关电源的运用

开关电源是运用现代电子技术,控制功率半导体器件注册和关断的时刻比率,坚持安稳输出电压的一种电源。与线性稳压电源相比,开关电源具有体积小、功率高、重量轻等一系列长处,在各种电子设备中得到广泛的运用。

1开关电源的分类

根据分类的准则不同,开关电源有很多种分类方法:

1)根据输入输出类型,可分为DC/DC转换器和AC/DC转换器。

2)根据驱动方法,可分为自励式和他励式。

3)根据控制方法,可分为脉冲宽度调制式、脉冲频率调制式、PWMPFM混合式。

4)根据电路组成,可分为谐振型和非谐振型。

此外还可分为单规矩激式和反激式、推挽式、半桥式、全桥式、降压式、升压式和升降压式等等。

2开关电源的发展趋势

高频、高稳定、低耗、低噪声、抗干扰和模块化是开关电源的发展趋势。现在市场上的开关电源中选用双极性晶体管制成的100kHz、用MOS-FET制成的500kHz电源,其频率有待进一步进步。进步开关频率,需求有高速开关元器件。一同为了确保功率,要减少开关损耗。开关速度进步后,会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。为了控制浪涌,针对不同的情况,可选用R-CL-C缓冲器、非晶态等磁芯制成的磁缓冲器、谐振式开关。谐振式开关在控制浪涌的一同还可将可开关损耗。

在稳定性方面,开关电源生产商通过下降运转电流,下降结温等措施以减少器件的应力,使得产品的稳定性大大进步。若单独追求高频化,必将导致噪声增大。理论上,选用部分谐振转化电路技术,可完结高频化又可下降噪声。但在这实用化方面存在着技术问题,因此在此范畴仍须进行很多研究作业。

综上所述,文中首要评论了直流开关电源内部器件的各种保护方法,对一个给定的直流开关电源来说,保护电路是否完善并按预订设置作业,对电源设备的安全性和稳定性至关重要。因为开关电源的保护方案和电路结构具有多样性,所以对具体电源设备而言,应挑选合理的保护方案和电路结构。在实践运用中,一般选用几种保护方法加以组合的方法构成完善的保护系统,确保直流开关电源的正常作业。

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