同步整流電路的設(shè)計(前言)

1、同步整流電路的設(shè)計前言（概述）1. 國類外電源概況隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,電子設(shè)備的種類也越來越多,電子設(shè)備與人們的工作,生活的關(guān)系日益密切.任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源,它們對電源的要求也越來越高.電子設(shè)備的小型化和低成本化使電源以輕 ,薄 ,小和高效率為發(fā)展方向.傳統(tǒng)的晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源是連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源.這種傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源技術(shù)比較成熟,并且已有大量集成化的線性穩(wěn)壓電源模塊,具有穩(wěn)定性能好,輸出紋波電壓小,使用可靠等優(yōu)點.但其通常都需要體積大且笨重的工頻變壓器與體積和重量都很大的濾波器.由于調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài),為了保證輸出電壓穩(wěn)定,其集電極語發(fā)

2、射極之間必須承受交大的電壓差 ,導(dǎo)致調(diào)整關(guān)功耗較大,電源效率很低,一般只有45%左右.另外,由于調(diào)整管上消耗較大的功率,所以需采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器,很難滿足現(xiàn)代電子設(shè)備發(fā)展的要求.20世紀(jì) 80年代,計算器全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化.率先完成計算器電源的換代.20世紀(jì) 90年代,開關(guān)電源在電子,電氣設(shè)備,家電領(lǐng)域的到了廣泛的應(yīng)用 ,開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展期.開關(guān)型穩(wěn)壓電源采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān),通過控制開關(guān)的占空比調(diào)整輸出電壓.開關(guān)型穩(wěn)壓電源直接對電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流,濾波調(diào)整,然后有開關(guān)調(diào)整管進(jìn)行穩(wěn)壓,不需要電源變壓器.此外,開管工作頻率為幾虱千赫,濾波電容器,電感器數(shù)值較小.

3、因此,愛關(guān)電源具有重量輕,體積小等優(yōu)點.另外,由于功耗小,極內(nèi)溫升低,提高了整極的穩(wěn)定性和可靠性.而且其對電網(wǎng)的適應(yīng)能力也有較大的提高,一般串聯(lián)穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)波動范圍 220V+-10%,而開關(guān)電源電網(wǎng)電壓在85265V 范圍類變化時,都可獲得穩(wěn)定的輸出電壓.開關(guān)電源的高頻化是電源技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù),高頻化帶來的效益是使開關(guān)電源裝置空前的小型化,并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的領(lǐng)域,特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動了高薪技術(shù)鏟品的小型化,輕便化 .另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都有深遠(yuǎn)的意義.2. 電源類型通信和其它電子設(shè)備采用的穩(wěn)壓電源主要有線性穩(wěn)壓電源,相控穩(wěn)壓電源和開關(guān)型穩(wěn)壓

4、電源.線性穩(wěn)壓電源中,調(diào)整組件串聯(lián)在負(fù)載回路中,其作用就像一只可變電阻,輸入電壓或負(fù)載變化時,串聯(lián)調(diào)整組件的壓降改變,從而使輸出電壓穩(wěn)定不變.當(dāng)輸入電壓過高時,串聯(lián)調(diào)整管的功耗很大,因此效率很低.線性穩(wěn)壓器的主要有電是電路比較簡單,穩(wěn)壓精度較高,輸出紋波電壓也較低.目前已廣泛應(yīng)用于小功率低電壓的電子設(shè)備中.相控型穩(wěn)壓電源的基本工作原理:當(dāng)輸入電壓禍負(fù)載變化時,改變晶閘管的導(dǎo)通角,可使輸出電壓穩(wěn)定不變,預(yù)先寧穩(wěn)壓電源相比,由于調(diào)整組件工作于開關(guān)狀態(tài),所以功耗較小,效率也較高,通?？蛇_(dá)70%.由于其工作頻率較低 ,所以變壓器的體積和重量都很大在開關(guān)型穩(wěn)壓電源中,調(diào)整管工作于開關(guān)狀態(tài).輸入電壓禍負(fù)載

5、變化時,改變控制信號的脈沖寬度,即可改變調(diào)整管的導(dǎo)通時間,從而使輸出電壓穩(wěn)定不變.調(diào)整管導(dǎo)通時,兩端的壓降接近與于0,導(dǎo)通功耗很小,調(diào)整管關(guān)斷時,流過的電流基本上為0,關(guān)斷功耗非常小因此開關(guān)型電源的效率很高. 目前通信用開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率已達(dá)90%以上.由于采用多種新技術(shù)及電子元器件工藝的提高,開關(guān)型電源的體積和重量越來越小,其主要缺點是電路比較復(fù)雜,成本比較高,可靠性也比較差.開關(guān)電源可分為AC/DC 和 DC/DC 兩大類.作為額二次電源的DC/DC 變換器現(xiàn)已實現(xiàn)?？旎?且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國類外均以成熟和標(biāo)準(zhǔn)化,并以得到用戶的認(rèn)可.DC/DC 類開關(guān)電源是將固定的直流電壓變換成可變的

6、直流電壓,也稱為直流斬波器.其具體電路有以下極類：BUCK電路,BOOST電路,BUCK BOOST電路降壓或升壓戰(zhàn)波器CUK 電路-降壓或升壓斬波器（極性出入相反,電容傳輸）.AC/DC 變換器是將交流變換位直流,其功率電流流向可以是雙向的.功率電流流向負(fù)載的變換稱為整流,功率電流由負(fù)載傳輸回電源的稱為有源逆變 .AC/DC 變換器按電路的結(jié)線方式可分為半波電路和全波電路 ;按電路的控制特點可分為不可控,可控,全控三類;按電源相數(shù)可分為單相, 三相和多相;按電路工作象限又可分為一象限,二象限和多象限.開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指能用于轉(zhuǎn)換,控制和調(diào)節(jié)輸入電壓的功率開關(guān)組件和儲能組件的不同配置.其分為

7、非隔離型(在工作期間輸入電源和輸出負(fù)載共享一個電流通路)和隔離型(能量轉(zhuǎn)換是用一個相互耦合磁性組件變壓器來實現(xiàn)的,而且從電源到負(fù)載的耦合是借助于磁通而不是共同的電流)和準(zhǔn)諧型變壓器.變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是根據(jù)系統(tǒng)造價,性能指針和輸入/輸出負(fù)載特性等因素決定的.隔離型開關(guān)變換器又可分為正激變換器和反激變換器.諧波開關(guān)又可分為半波諧振開關(guān)和全波諧振開關(guān)兩種.3. 開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展趨勢(1) .小型化,薄型化,輕量化,高頻化 開關(guān)電源的體積,質(zhì)量主要由儲能組件決定的,因此開關(guān)電源的小型化實質(zhì)上就是盡可能減小其中儲能組件的體積 .在一定范圍內(nèi),開關(guān)頻率的提高,不僅能有效的減小電容,電感及變壓器的尺寸,而且還

8、能夠抑制干擾,改善系統(tǒng)的動態(tài)性能.因此 ,高頻化是開關(guān)電源的主要發(fā)展方向.(2) 高可靠性 開關(guān)電源使用的比連續(xù)工作電源少數(shù)十倍,因此提高了可靠性.從壽命角度出發(fā),電解電容,光耦合器及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命.所以,要從設(shè)計方面著眼,盡可能使用較少的器件,提高集成度.這樣不但解決了電路復(fù)雜,可靠性差的問題,也增加了保護(hù)等功能,簡化了電路,提高了平均無故障時間.(3) 低噪聲 開關(guān)電源的缺點之一是噪聲大.單純的追求高頻化,噪聲也會隨之增大.采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù),在原理上既可以提高頻率,有可以將締噪聲.所以 ,盡極可能的降低噪聲影響是開關(guān)電源的又一發(fā)展方向.(4) 采用計算器輔助設(shè)計和控制采用 CAA 和 CDD 技術(shù)設(shè)計最信拓?fù)浜妥罴褏?shù),使開關(guān)電源具有最簡結(jié)構(gòu)和最佳工況.在電路中引入計算器檢測和控制,可構(gòu)成多功能檢測系統(tǒng),可以實時檢側(cè),紀(jì)錄并自動報警.開關(guān)電源的發(fā)展從來都是與半導(dǎo)體器件及磁性組件等的發(fā)展休戚相關(guān)的,高頻化的實現(xiàn),需要相應(yīng)的高速半導(dǎo)體器件和性能優(yōu)良的高頻電磁組件.發(fā)展功率MOSFET,IGBT 等新型高速器件,開發(fā)高頻用的低損磁性材料,改進(jìn)磁組件的結(jié)構(gòu)及設(shè)計方