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线性电源的主要性能

信息来源:本站 日期:2017-05-18 

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MOS管开关电源电路主要包括输入电网滤波器。输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器。控制电路、保护电路。它们的功能介绍如下。

(1)输入电网滤波器:消除来自电网的干扰,如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰,同时也防止开关电源产生的高频噪声阻电网扩散。

(2)输入整流滤波器:对电网输入电压进行整流滤波,为变换器提供盲流电压。

(3)逆变器:是开关电源的关键部分,它把直流电压变换成高频交流电压,并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。

(4)输出整流滤波器:将变换器输出的高频交流电压整流滤波后得到需要的直流电压,同时还防止高频噪声对负载的干扰。

(5)控制电路:检测输出直流电压,并将其与基准电压比较后进行放大;调制振荡器的脉冲宽度,从而控制变换器以保持输出电压的稳定。

(6)保护电路:当开关电源发生过电压、过电流短路时,保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。
线性电源一般是将输出电压取样后与参考电压起送入比较电压放大器,此电压放大器的输出作为电压调整管的输入,用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化,从而调整其输出电压。但开关电源足通过改变调整管的开关的时间(即占空比)来改变输出电压的。开关电源与线性电源的主要性能比较如表1-2所示。

线性电源与自来水管类似,由于没有开关介入,使得上水管一直在放水,如果有多的水,就会漏出来,这就是我们经常看到的某些线性电源的MOS管发热量很大,用不完的电能全部转换成了热能。从这个角度来看,线性电源的转换效率就非常低了,而且热量高时,

元件的寿命势必要下降,影响最终的使用效果。由于线性电源的功率器件工作在线性状态,所以其工作效率低,一般为50% - 60%。线性电源的工作方式,使得从高压变低压必须有降压变压器,再经过整流输出直流电压,这样就造成其体积很大,笨重,效率低、发热量也大。当然,线性电源也有优点:纹波小,调整效率好,对外干扰小,适合用于模拟电路、各类放大器领域。

而开关电源的功率器件工作在开关状态(一开一关,频率非常快,一般平板开关电源的频率为100 - 200kHz,模块电源为300- - 500kHz),同时它对变压器有要求,需要用高磁导率的材料来制作变压器。

总之,与线性电源相比,MOS开关电原理的功率转换效率高,可达65% -90%(最好的VICOR开关电源模块的效率高达99%),发热少,功率体积系数可达60 - lOOW/dm3,对电网电压大范围变化具有很强的适应性,电压、负载稳定度高,输出电压保持时间长达20ms;

开关电源不需要工频变压器,工作频率高,所需的滤波电容、电感小,因此其体积小,质量轻,动态响应速度快;开关电源的开关频率都在20kHz以上,超出人耳的听觉范围,没有令人心烦的噪声;开关电源可以采用有效的功牢因数校正技术,使功率因数达到0.9以上,高的甚至达到0.99(安圣的HD4850整流模块)。这些使得开关电源在通信电源领域已大量取代线性电源。

开关电源的主要缺点就是线路复杂,输出纹波较大,开关电源电路问世之初,其控制线路都是由分立元件或运算放大器等集成电路组成的,元件多,线路复杂,随之产生的可靠性差等原因严重影响了开关电源的广泛应用。

MOS管开关电源的发展依赖于元器件和磁性材料的发展。20世纪70年代后期,随着半导体技术的高度发展,高反压快速功率开关管使无工频变压器的开关电源迅速实用化。而集成电路的迅速发展为开火电源控制电路的集成化奠定了基础。陆续涌现出的开关电源专用的脉冲调制电路,如SG3525和TI494等为开关电源提供了成本低、性能优良可靠、使用方便的集成控制电路芯片,从而使得开关电源的电路由复杂变为简单。目前,开关电源的输出纹波已降至1OOmV以下.射频干扰和电磁干扰也被抑制到很低的水平上总之,随着电力电子技术的发展,开关电源的缺点正逐步被克服,其优点也得以充分发挥。尤其在当前能源比较紧张的情况下,开关电源的高效率能够在节能上做出很大的贡献。正因为开关电源具有这些优点,所以它得到了蓬勃的发展。



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