鉅大LARGE | 點擊量:732次 | 2019年12月27日
開關(guān)電源進入高效率功率變換時代
電子設(shè)備特別是計算機的不斷小型化,要求供電電源的體積隨之小型化,因而開關(guān)電源開始替代以笨重的工頻變壓器為特征的線性穩(wěn)壓電源,同時電源效率得到明顯提高。電源體積的減小意味著散熱能力的變差,因而要求電源的功耗變小,即在輸出功率不變的前提下,效率必須提高。
高效率功率變換:開關(guān)電源設(shè)計追求的目標(biāo)
相同體積的電源的功率耗散基本相同,因此,欲得到更大的輸出功率,必須提高效率,同時,高的電源效率可以有效地減小功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)力,有利于提高其可靠性。
開關(guān)電源的損耗主要為:無源元件損耗和有源元件損耗
開關(guān)損耗一直困惑著開關(guān)電源設(shè)計者,由于功率半導(dǎo)體器件在開關(guān)過程中,器件上同時存在電流、電壓,因而不可避免地存在開關(guān)損耗,如果開關(guān)電源中開關(guān)管和輸出整流二極管能實現(xiàn)零電壓開關(guān)或零電流開關(guān),則其效率可以明顯提高。
開關(guān)過程引起的開關(guān)損耗大致會占總輸入功率的5%~10%,大幅度降低或消除這一損耗可使開關(guān)電源的效率提高5%~10%。最有效的方法是軟開關(guān)技術(shù)或零電壓開關(guān)或零電流開關(guān)技術(shù)。
在眾多軟開關(guān)的方案中,比較實用的有大功率的全橋變換器,通常采用移相零電壓開關(guān)的控制方式,這種控制方式要求在初級側(cè)需附加一續(xù)流電感以確保開關(guān)管在零電壓狀態(tài)下導(dǎo)通,由于較大的有效值電流流過,這個附加電感將發(fā)熱(盡管比RC緩沖電路小得多),因而在低壓功率變換中并不采用。
無源無損耗緩沖電路的特點是不破壞常規(guī)PWM控制方式,設(shè)計/調(diào)試簡單。盡管如此,無源無損耗緩沖電路和準(zhǔn)諧振/零電壓開關(guān)工作方式也存在一些缺點,如僅能實現(xiàn)關(guān)斷軟開關(guān)以及在反激式變換器中不太適于大負載范圍變化。軟開關(guān)中有源箝位是提高單管正/反激變換器效率的有效方法,最初的專利限制現(xiàn)在已失效,可以普遍應(yīng)用。