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  高頻開關電源

高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)是通過MOSFET或IGBT的高頻工作的電源,開關頻率一般控制在50-100kHz範圍內,實現高效率和小型化。

簡介

20世紀60年代大量應用的線性調節器式直流穩壓電源,由於它存在着以下諸多的缺點,如體積重量大,很難實現小型化、損耗大、效率低、輸出與輸入之間有公共端,不易實現隔離,只能降壓,不能升壓,很難在輸出大於5A的場合應用等,已開始被開關調節器式直流穩壓電源所取代。1964年,日本NEO雜誌發表了兩篇具有指導性的文章:一篇為「用高頻技術使AC變DC電源小型化」;另一篇為「脈衝調製用 於電源小型化」。這兩篇文章指明了開關調節器式直流穩壓電源小型化的研究方向,即一是高頻化,二是採用脈衝寬度調製技術。經過將近10 年的研究、開發取得了良好的結果。1973年,美國摩托羅拉公司發表了一篇題為「觸發起20kHz的革命」的文章,從此在世界範圍內就掀起了高頻開關電源的開發熱潮,並將DC/DC轉換器作為開關調節器用於開關電源,使電源的功率密度由1~4 W/in3增加到40~50W/in3。首先被採用 的是Buck轉換器。到20世紀80年代中期,Buck、Boost和Buck ̄Boost轉換器也應用到開關電源中。20世紀70年代中期,美國加州理工學院研製 出一種新型開關轉換器,稱為Cuk轉換器(是以發明人S1obodan Cuk的姓來命名的)。Cuk轉換器與Buck-Boost轉換器互為對偶,也是一種升降壓 轉換器。20世紀80年代中期以後逐漸被應用到開關電源中。

評價

1976年,美國P.W,Clarke研製出一種有變壓器的「原邊電感式轉換器」(Primary Inductance Converter)簡稱PIC,獲得專利,並且也應用到開關電源中。1977年,Bell實驗室在PIC的基礎上,研製出有變壓器的「單端原邊電感式轉換器」(Single-Ended Primary Inductance Converter),簡稱(有變壓器的)SEPIC電路,這是一種新的DC/DC單端PWM開關轉換器,其對偶電路稱為DualSEPIC,或Zeta轉換器。到1989年,人們將SEPIC和Zeta也應用到了開關電源中,使開關電源所採用的DC/DC轉換器,增加到6種 。通過DC/DC轉換器的演化與級聯,開關電源所採用的DC/DC轉換器已經增加到了14種。用這14種DC/DC轉換器作為開關電源的主要 組成部分,就可以設計出使用於不同場所、滿足於不同性能要求和用途的、高性能、高功率密度的各種功率的開關電源。開關K以一定的時間間隔重複地接通和斷開,在開關K接通時,輸入電源E通過開關K和濾波電路提供給負載RL,在整個開關接通期間,電源E向負載提供能量;當開關K斷開時,輸入電源E便中斷了能量的提供。可見,輸入電源向負載提供能量是斷續的,為使負載能得到連續的能量提供,開關穩壓電源必須要有一套儲能裝置,在開關接通時將一部份能量儲存起來,在開關斷開時,向負載釋放。由電感L、電容C2和二極管D組成的電路,就具有這種功能。電感L用以儲存能量,在開關斷開時,儲存在電感L中的能量通過二極管D釋放給負載,使負載得到連續而穩定的能量,因二極管D使負載電流連續不斷,所以稱為續流二極管[1]

參考文獻