電源是各種電子設(shè)備必不可缺少的組成部分,其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標及能否安全可靠地工作以及它的優(yōu)點和缺點。
1 電源是各種電子設(shè)備必不可缺少的組成部分,其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標及能否安全可靠地工作。目前常用的直流穩(wěn)壓電源分線性電源和開關(guān)電源兩大類,由于開關(guān)電源內(nèi)部關(guān)鍵元器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài),本身消耗的能量很低,開關(guān)電源效率可達80%~90%,比普通線性穩(wěn)壓電源提高近一倍,目前已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。
2 開關(guān)穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)
圖(1)畫出了開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理圖及等效原理框圖,它是由全波整流器,開關(guān)管Vi,激勵信號,續(xù)流二極管VD,儲能電感和濾波電容C組成。實際上,開關(guān)穩(wěn)壓電源的核心部分是一個直流變壓器。這里我們對直流變換器和逆變器作如下解釋。逆變器,它是把直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞯难b置。逆變器通常被廣泛地應用在采用電平或電池組成的備用電源中。直流變換器,它是把直流轉(zhuǎn)換成交流,然后又把交流轉(zhuǎn)換成直流的裝置。這種裝置被廣泛地應用在開關(guān)穩(wěn)壓電源中。采用直流變換器可以把一種直流供電電壓變換成極性、數(shù)值各不同的多種直流供電電壓。
3 開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點和缺點
3.1 開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點
功耗小,效率高。在圖(1)中的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中,晶體管V在激勵信號的激勵下,它交替地工作在導通截止和截止導通的開關(guān)狀態(tài),轉(zhuǎn)換速度很快,頻率一般為50kHz左右,在一些技術(shù)先進的國家,可以做到幾百或者近1000kHz。這使得開關(guān)晶體管V的功耗很小,電源的效率可以大幅度地提高,其效率可達到80%。
體積小,重量輕。從開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理框圖可以清楚地看到這里沒有采用笨重的工頻變壓器。由于調(diào)整管V上的耗散功率大幅度降低后,又省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因,所以開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積小,重量輕。
穩(wěn)壓范圍寬。從開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調(diào)節(jié)的,輸入信號電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進行補償,這樣,在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時,它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以開關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍很寬,穩(wěn)壓效果很好。此外,改變占空比的方法有脈寬調(diào)制型和頻率調(diào)制型兩種。這樣,開關(guān)穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點,而且實現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多,設(shè)計人員可以根據(jù)實際應用的要求,靈活地選用各種類型的開關(guān)穩(wěn)壓電源。
濾波的效率大為提高,使濾波電容的容量和體積大為減少。開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率目前基本上是工作在50kHz,是線性穩(wěn)壓電源的1000倍,這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加電容濾波,效率也提高了500倍。在相同的紋波輸出電壓下,采用開關(guān)穩(wěn)壓電源時,濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/5001/1000。
電路形式靈活多樣。例如,有自激式和他激式,有調(diào)寬型和調(diào)頻型,有單端式和雙端式等等,設(shè)計者可以發(fā)揮各種類型電路的特長,設(shè)計出能滿足不同應用場合的開關(guān)穩(wěn)壓電源。
3.2 開關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點
開關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點是存在較為嚴重的開關(guān)干擾。開關(guān)穩(wěn)壓電源中,功率調(diào)整開關(guān)晶體管V工作在開關(guān)狀態(tài),它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾,這些干擾如果不采取一定的措施進行抑制、消除和屏蔽,就會嚴重地影響整機的正常工作。此外由于開關(guān)穩(wěn)壓電源振蕩器沒有工頻變壓器的隔離,這些干擾就會串入工頻電網(wǎng),使附近的其他電子儀器、設(shè)備和家用電器受到嚴重的干擾。
目前,由于國內(nèi)微電子技術(shù)、阻容器件生產(chǎn)技術(shù)以及磁性材料技術(shù)與一些技術(shù)先進國家還有一定的差距,因而造價不能進一步降低,也影響到可靠性的進一步提高。所以在我國的電子儀器以及機電一體化儀器中,開關(guān)穩(wěn)壓電源還不能得到十分廣泛的普及及使用。特別是對于無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源中的高壓電解電容器、高反壓大功率開關(guān)管、開關(guān)變壓器的磁芯材料等器件,在我國還處于研究、開發(fā)階段。在一些技術(shù)先進國家,開關(guān)穩(wěn)壓電源雖然有了一定的發(fā)展,但在實際應用中也還存在一些問題,不能十分令人滿意。這暴露出開關(guān)穩(wěn)壓電源的又一個缺點,那就是電路結(jié)構(gòu)復雜,故障率高,維修麻煩。對此,如果設(shè)計者和制造者不予以充分重視,則它將直接影響到開關(guān)穩(wěn)壓電源的推廣應用。當今,開關(guān)穩(wěn)壓電源推廣應用比較困難的主要原因就是它的制作技術(shù)難度大、維修麻煩和造價成本較高
4 LDO簡介
LDO是一種微功耗的低壓差線性工博士工業(yè)品商城聲明:凡資訊來源注明為其他媒體來源的信息,均為轉(zhuǎn)載自其他媒體,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點,也不代表本網(wǎng)站對其真實性負責。您若對該文章內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑,請立即與商城(www.qiandubao.com)聯(lián)系,本網(wǎng)站將迅速給您回應并做處理。
聯(lián)系電話:021-31666777
新聞、技術(shù)文章投稿QQ:3267146135 投稿郵箱:syy@gongboshi.com