开关电源的技术应用月盘点

  开关电源的应用越来越多,相关技术也在不断的进步和稳定。许多刚投身于此的工程师或者毕业生,或许需要对此有一个新的,普及型的认知。本文整理了近一个月的开关电源资料,希望能给从业者带来帮助。

  由于半导体器件所产生的热量在开关电源中占主导地位,其热量主要来源于半导体器件的开通、关断及导通损耗。从电路拓扑方式上来讲,采用零开关变换拓扑方式产生谐振使电路中的电压或电流在过零时开通或关断可最大限度地减少开关损耗但也无法彻底消除开关管的损耗故利用散热器是常用及主要的方法。

  单独设计一个输出电压负反馈系统,利用电压反馈系统的输出来控制各台高频开关电源,形成双闭环反馈,从而达到并联系统的稳压输出.由于单台高频开关电源的工作原理众所周知,故以下着重从自动控制系统原理方面介绍并联系统的工作原理.

  在自动控制电机直流调速系统中,有一种转速.电流双闭环反馈系统,又称串级系统.

  外环是转速反馈,内环是电流反馈.任何系统内外扰动或电网电流变化造成的转速变化,都能通过外环或内环的反馈系统调节,达到稳定的转速输出.本文正是基于此设计思想,设计了如图1的高频开关电源双闭环反馈并联自动控制系统.图中各台高频开关电源本身就是可以独立工作的,且内部形成电压或电流负反馈系统.并联系统电压反馈属于外环,内环由高频开关电源内部形成.这种并联系统之所以简单,就是在单立工作的电源基础上,把输出端简单并联在一起.而输入端的给定由外环统一加到各立的高频开关电源.

  图1中虚线#..N#为各台高频开关电源,其内部自动控制原理图简化为一阶系统比例积分环节,所以各台高频开关电源的稳流或稳压精度很高.图中它们工作在稳流状态下.

  在带变压器的开关电源拓扑中,开关管关断时,电压和电流的重叠引起的损耗是开关电源损耗的主要部分,同时,由于电路中存在杂散电感和杂散电容,在功率开关管关断时,电路中也会出现过电压并且产生振荡。如果尖峰电压过高,就会损坏开关管。同时,振荡的存在也会使输出纹波增大。为了降低关断损耗和尖峰电压,需要在开关管两端并联缓冲电路以改善电路的性能。

  缓冲电路的主要作用有:一是减少导通或关断损耗;二是降低电压或电流尖峰;三是降低dV/dt或dI/dt。由于MOSFET管的电流下降速度很快,所以它的关断损耗很小。虽然MOSFET管依然使用关断缓冲电路,但它的作用不是减少关断损耗,而是降低变压器漏感尖峰电压。本文主要针对 MOSFET管的关断缓冲电路来进行讨论。

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