開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術,控制開關晶體管開通和關斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開關電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構成。
開關電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上,反而高于開關電源,這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。
隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新,這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動,這為開關電源提供了廣闊的發(fā)展空間。
開關電源的分類:人們在開關電源技術領域是邊開發(fā)相關電力電子器件,邊開發(fā)開關變頻技術,兩者相互促進推動著開關電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。
開關電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化,且設計技術及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標準化,并已得到用戶的認可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進程中,遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。
以下分別對兩類開關電源的結構和特性作以闡述。
DC/DC變換DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調(diào)制方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率調(diào)制方式,ton不變,改變Ts(易產(chǎn)生干擾)。
其具體的電路由以下幾類:
(1)Buck電路降壓斬波器,其輸出平均電壓U0小于輸入電壓Ui,極性相同。
(2)Boost電路升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui,極性相同。
(3)Buck-Boost電路降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui,極性相反,電感傳輸。
(4)Cuk電路降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui,極性相反,電容傳輸。
當今軟開關技術使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍,美國VICOR公司設計制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器,其最大輸出功率有300W、600W、800W等,相應的功率密度為(6.2、10、17)W/cm3,效率為(80~90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關技術的高頻開關電源模塊RM系列,其開關頻率為(200~300)kHz,功率密度已達到27W/cm3,采用同步整流器(MOS