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直流稳压电源的种类及其选择
  一种能为负载提供稳定直流电源的电子设备。直流稳压电源的电源大部分都是交流电源。当交流电源的电压或负载电阻发生变化时,稳压器的直流输出电压将保持稳定。直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性、高可靠性方向发展,对电子设备的电源提出了更高的要求。

  一种能为负载提供稳定直流电源的电子设备。直流稳压电源的电源大部分都是交流电源。当交流电源的电压或负载电阻发生变化时,稳压器的直流输出电压将保持稳定。直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性、高可靠性方向发展,对电子设备的电源提出了更高的要求。

  直流稳压电源的种类及其选择:

  一、线性直流稳压电源

  1)晶体管串联直流稳定电源:晶体管串联直流稳定电源工作在线性放大状态,响应速度快,电压稳定性和负载稳定性高,输出纹波电压小,噪声低。在电路技术方面,其控制电路采用较少的元器件。调节管的开关特性和滤波器的高频性能没有特殊要求,可靠性高。

  串联稳压电源的一个严重缺点是效率低。要提高效率,就必须减小调节管上的压降,减少调节管上的损失。解决方法:1。PNP和NPN晶体管是互补的:当串联稳压电源的输出电源电流较大时,调整管通常接一个共集电极的达林顿组合管。由于当晶体管的电参数相同,保持电流放大系数相等时,减小了互补连接的组合调节管的集电极—发射极压降,从而提高了电源的效率。2. 偏置法:一般共集电极组合管的集电极和发射极之间的电压降在一定程度上取决于偏置电流。采用偏置连接方法,在输出电流恒定的情况下,可以有效提高电源效率。3.开关稳压器作为预调节:当输入输出电压差比较大,输出电流比较大时,使用开关稳压器作为串联稳压器的预调节,对提高电源效率也很有效。方法来实现。开关预调节也可以设置在电源变压器的一次侧。

  2)集成线性稳压器的发展:在早期的市场上,集成稳压器的生产厂家很多,输出量大,应用面广。主要分为两大类:半导体单片集成稳压器和混合集成稳压器。它们的电路形式、封装、电压和电流规格是多种多样的。集成稳压器可分为恒压、可调、跟踪和浮动。但无论哪种形式,它们通常由一个基准电压源、一个比较放大器、一个调节元件即功率晶体管和某种形式的限流电路组成。一些集成电压调节器还具有内部逻辑关断电路和热截止电路。与分立元件组成的稳压器相比,集成稳压器的优势非常明显,包括成本低、体积小、使用方便、性能好、可靠性高。

  3)恒流源网络稳压电源技术:采用恒流网络稳压是电流系列稳压电源的一个特点。采用恒流网络可以有效提高电源的稳定性。恒流网络通常用于集成电压调节器。分立元件组成的串联稳压器也越来越多地采用恒流技术。使用晶体管、场效应晶体管和恒流二极管等元件可以实现恒流。在分立元件的串联稳压器中使用恒流二极管更方便。

  二、开关直流稳压电源

  开关式直流稳压电源是指其功率调节部件以“开”和“关”的方式工作的直流稳压电源。早期的磁放大器开关直流稳压电源是利用铁芯的“饱和”和“不饱和”状态来执行“开”和“关”控制的。那是个低频磁放大器。此过程中出现的可控硅相控整流稳压电源,也是一种开关直流稳压电源。随后,高频开关电源变换技术得到了迅速发展,它主要是指变换器形式的高频开关直流稳压电源。20世纪90年代,电力电子技术、PWM等技术日趋成熟,直流开关电源和交流开关电源成为市场的主导。电力电子技术是利用电力电子技术对电能进行控制和转换的一门学科。包括三部分:电力电子器件、变流电路和控制电路。是电力、电子和控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。随着科学技术的发展,电力电子技术由于与现代控制理论、材料科学、电气工程、微电子技术等诸多领域的密切联系,逐渐发展成为一门多学科相互渗透的综合性技术学科。

  1)无工频变压器:取消工频电源变压器,直接从电网采用整流输入方式,是减小开关电源体积和重量的一项重要措施。无工频变压器已成为当代先进开关电源的一个特点。与各种带工频变压器的直流稳压电源相比,不带工频变压器的开关电源的突出优点是体积小、重量轻、效率高。开关电源的电路形式是多种多样的。调制技术而言,有脉宽调制型、频率调制型、混合调制型等,其中脉宽调制占绝大多数。目前,有完全无变压器的开关电源,甚至不需要高频变换器。这种电源的最大特点是体积比目前不带工频变压器的开关电源小得多,也没有绕线变压器等器件,可以采用集成电路工艺制造。

  2)高频开关电源:现代开关电源的一个显著特点是开关频率的不断提高。管是晶体管开关电源、晶闸管开关电源还是场效应管开关电源,都在向高频化方向发展。随着功率IGBT和MOSFET的出现,开关电源的工作频率也从早期典型的20KHz逐渐提高到兆赫范围甚至千兆赫范围。

  3)控制电路的集成化:早期开关电源的控制电路都是由分立元件组成的。这样,电路设计复杂,调试和维护麻烦,影响了开关电源的推广和应用。为了适应开关电源的快速发展,集成开关电源控制电路已经研制成功,其功能也日趋完备。开关电源控制电路的集成,大大简化了开关电源的设计,提高了开关电源的电气性能和可靠性,并且体积小,降低了成本。

  4)主要元器件的高频化:为了适应开关电源的快速发展,开关电源所用的主要元器件也在快速发展,它们的主要目标是高频化。开关电源中的开关元件——功率晶体管、晶闸管和场效应晶体管都在提高工作频率方面取得了进展。然而,最引人注目的是功率管IGBT复合管和MOSFET场效应管的出现,它们不仅将开关频率提高到1 MHz—1 GHz,而且具有开关特性好、所需驱动功率小、无二次磨损、可防止热失控等特殊优势。此外,大电流肖特基势垒的出现也大大提高了低压大电流开关电源的整流效率。具有开关速度快、反向恢复时间短、正向压降小等优点。滤波过程中,电容器等器件也必须在材料、结构和工艺等方面有所发展,以适应开关电源的高频要求。

  5)全数字化控制:开关电源的控制已经历了模拟控制、模数混合控制,目前已进入全数字化控制阶段。全数字控制是一种新的发展趋势,已在许多功率变换设备中得到应用。但在过去的DC/DC变换器中,数字控制的应用较少。年来,开发出了开关电源的高性能全数字控制芯片,成本也降到了比较合理的水平。欧洲和美国的许多公司开发和制造了开关变换器的数字控制芯片和软件。全数字控制的优点是数字信号比混合模拟数字信号可以校准到更小的量,而且芯片价格也更便宜。电流感测误差可以精确地进行数字校正,电压感测更加准确。可以实现快速灵活的控制设计。

时间:2024.03.28 来源:吉事励 阅读:65
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