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    線性電源的主要性能

    信息來源:本站 日期:2017-05-18 

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    MOS管開關電源電路主要包括輸入電網濾波器。輸入整流濾波器、逆變器、輸出整流濾波器??刂齐娐?、保護電路。它們的功能介紹如下。

    (1)輸入電網濾波器:消除來自電網的干擾,如電動機的啟動、電器的開關、雷擊等產生的干擾,同時也防止開關電源產生的高頻噪聲阻電網擴散。

    (2)輸入整流濾波器:對電網輸入電壓進行整流濾波,為變換器提供盲流電壓。

    (3)逆變器:是開關電源的關鍵部分,它把直流電壓變換成高頻交流電壓,并且起到將輸出部分與輸入電網隔離的作用。

    (4)輸出整流濾波器:將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波后得到需要的直流電壓,同時還防止高頻噪聲對負載的干擾。

    (5)控制電路:檢測輸出直流電壓,并將其與基準電壓比較后進行放大;調制振蕩器的脈沖寬度,從而控制變換器以保持輸出電壓的穩定。

    (6)保護電路:當開關電源發生過電壓、過電流短路時,保護電路使開關電源停止工作以保護負載和電源本身。
    線性電源一般是將輸出電壓取樣后與參考電壓起送入比較電壓放大器,此電壓放大器的輸出作為電壓調整管的輸入,用以控制調整管使其結電壓隨輸入的變化而變化,從而調整其輸出電壓。但開關電源足通過改變調整管的開關的時間(即占空比)來改變輸出電壓的。開關電源與線性電源的主要性能比較如表1-2所示。

    線性電源與自來水管類似,由于沒有開關介入,使得上水管一直在放水,如果有多的水,就會漏出來,這就是我們經??吹降哪承┚€性電源的MOS管發熱量很大,用不完的電能全部轉換成了熱能。從這個角度來看,線性電源的轉換效率就非常低了,而且熱量高時,

    元件的壽命勢必要下降,影響最終的使用效果。由于線性電源的功率器件工作在線性狀態,所以其工作效率低,一般為50% - 60%。線性電源的工作方式,使得從高壓變低壓必須有降壓變壓器,再經過整流輸出直流電壓,這樣就造成其體積很大,笨重,效率低、發熱量也大。當然,線性電源也有優點:紋波小,調整效率好,對外干擾小,適合用于模擬電路、各類放大器領域。

    而開關電源的功率器件工作在開關狀態(一開一關,頻率非???,一般平板開關電源的頻率為100 - 200kHz,模塊電源為300- - 500kHz),同時它對變壓器有要求,需要用高磁導率的材料來制作變壓器。

    總之,與線性電源相比,MOS開關電原理的功率轉換效率高,可達65% -90%(最好的VICOR開關電源模塊的效率高達99%),發熱少,功率體積系數可達60 - lOOW/dm3,對電網電壓大范圍變化具有很強的適應性,電壓、負載穩定度高,輸出電壓保持時間長達20ms;

    開關電源不需要工頻變壓器,工作頻率高,所需的濾波電容、電感小,因此其體積小,質量輕,動態響應速度快;開關電源的開關頻率都在20kHz以上,超出人耳的聽覺范圍,沒有令人心煩的噪聲;開關電源可以采用有效的功牢因數校正技術,使功率因數達到0.9以上,高的甚至達到0.99(安圣的HD4850整流模塊)。這些使得開關電源在通信電源領域已大量取代線性電源。

    開關電源的主要缺點就是線路復雜,輸出紋波較大,開關電源電路問世之初,其控制線路都是由分立元件或運算放大器等集成電路組成的,元件多,線路復雜,隨之產生的可靠性差等原因嚴重影響了開關電源的廣泛應用。

    MOS管開關電源的發展依賴于元器件和磁性材料的發展。20世紀70年代后期,隨著半導體技術的高度發展,高反壓快速功率開關管使無工頻變壓器的開關電源迅速實用化。而集成電路的迅速發展為開火電源控制電路的集成化奠定了基礎。陸續涌現出的開關電源專用的脈沖調制電路,如SG3525和TI494等為開關電源提供了成本低、性能優良可靠、使用方便的集成控制電路芯片,從而使得開關電源的電路由復雜變為簡單。目前,開關電源的輸出紋波已降至1OOmV以下.射頻干擾和電磁干擾也被抑制到很低的水平上總之,隨著電力電子技術的發展,開關電源的缺點正逐步被克服,其優點也得以充分發揮。尤其在當前能源比較緊張的情況下,開關電源的高效率能夠在節能上做出很大的貢獻。正因為開關電源具有這些優點,所以它得到了蓬勃的發展。



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