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大功率开关电源技术的发展进入新时代
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大功率开关电源技术的发展进入新时代

作者:admin   发布日期:2018-11-06 23:00   信息来源:http://www。lp1995。com

电子设备特别是计算机的不断小型化,要求供电电源的体积随之小型化,因此大功率开关电源开始代替以粗笨的工频变压器为特征的线性稳压电源,同时电源功率得到明显前进。电源体积的减小意味着散热才能的变差,因此要求电源的功耗变小,即在输出功率不变的前提下,功率有必要前进。

高功率功率改换:大功率开关电源规划追求的方针

相同体积的电源的功率耗散基本相同,因此,欲得到更大的输出功率,有必要前进功率,同时,高的电源功率能够有用地减小功率半导体器材的应力,有利于前进其可靠性。

大功率开关电源的损耗主要为:无源元件损耗和有源元件损耗

开关损耗一向困惑着大功率开关电源规划者,因为功率半导体器材在开关过程中,器材上同时存在电流、电压,因此不可避免地存在开关损耗,假如大功率开关电源中开关管和输出整流二极管能完成零电压开关或零电流开关,则其功率能够明显前进。

开关过程引起的开关损耗大致会占总输入功率的5%~10%,大幅度下降或消除这一损耗可使大功率开关电源的功率前进5%~10%。最有用的办法是软开关技术或零电压开关或零电流开关技术。

在众多软开关的计划中,比较有用的有大功率的全桥改换器,一般选用移相零电压开关的操控办法,这种操控办法要求在初级侧需附加一续流电感以确保开关管在零电压状态下导通,因为较大的有用值电流流过,这个附加电感将发热(虽然比RC缓冲电路小得多),因此在低压功率改换中并不选用。

无源无损耗缓冲电路的特点是不损坏惯例PWM操控办法,规划/调试简略。虽然如此,无源无损耗缓冲电路和准谐振/零电压开关工作办法也存在一些缺点,如仅能完成关断软开关以及在反激式改换器中不太适于大负载规模改变。软开关中有源箝位是前进单管正/反激改换器功率的有用办法,开始的专利约束现在已失效,能够遍及使用。

功率半导体器材的前进:高功率改换的根本

功率半导体器材的前进特别是PowerMOSFET的前进引发出功率改换的一系列的前进:PowerMOSFET的极快的开关速度,使大功率开关电源的开关频率从双极晶体管的20kHz前进到100kHz以上,有用地减小了无源储能元件(电感、电容)的体积。低压PowerMOSFET使低压同步整流成为实际,器材的导通电压从肖特基二极管的0.5V左右,下降到同步整流器的0.1V乃至更低,使低压整流器的功率至少前进了10%。高压PowerMOSFET的导通压降和开关特性的改进,前进了大功率开关电源的初级功率。功率半导体器材的功耗的下降也使散热器和整机的体积减小。

电源界有一个不成文的观念:不稳压的比稳压的功率高、不阻隔的比阻隔的功率高、窄规模输入电压的比宽规模输入的功率高。Vicor的48V输入电源模块的功率抵达97%。交流输入大功率开关电源需要功率因数校对,因为功率因数校对已具有稳压功能,在对输出纹波要求不高的使用(如输出接有蓄电池或超级电容器),能够选用功率因数校对加不调理的阻隔改换器电路拓扑,国外在1986年已有产品,功率抵达93%以上。

在DC48V输入电压的电源模块中,功率在93%以上的模块简直无一例外地选用前级稳压、后级不调理阻隔的计划,而且将榜首级的输出电容和第二级的输出电感撤销,简化了电路结构。 

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