文档介绍：
开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET。
SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用,GTR驱动困难,开关频率低,被IGBT和MOSFET取代。
开关电源的三个条件:
1、开关:电力电子器件工作在开关而不是线性
2、高频:电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频
3、直流:开关电源输出的是直流而不是交流
人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发开关变频技术,两者促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类,DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可,但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。
DC/DC变换
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种,一是脉宽调制方式Ts不变,改变ton(通用),二是频率调制方式,ton不变,改变Ts(易产生干扰)。其具体的电路由以下几类:
(1)Buck电路——降压斩波器,其输出平均电压
U0小于输入电压Ui,极性。
(2)Boost电路——升压斩波器,其输出平均电压
U0大于输入电压Ui,极性。
(3)Buck-Boost电路——降压或升压斩波器,其
输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电感传输。
(4)Cuk电路——降压或升压斩波器,其输出平均电
压U0大于或小于输入电压Ui,极性相反,电容传输。
还有Sepic、Zeta电路。
上述为非隔离型电路,隔离型电路有正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路。
当今软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃,美国VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密度为(、10、17)W/cm3,效率为(80~90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列,其开关频率为(200~300)kHz,功率密度已达到27W/cm3,采用同步整流器(MOSFET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。
AC/DC变换是将交流变换为直流,其功率流向可以是双向的,功率流由电源流向负载的称为
“整流”,功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,因经整流、滤波,体积较大的滤波电容器是必不可少的,因遇到安全标准(EE等)及EMC指令的限制(如IEC、、FCC、CSA),交流输入侧加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制AC/DC电源体积的小型化,,内部的高频、高压、大电流开关动作,使得EMC电磁兼容问题难度加大,也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求,同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作损耗增大,限制了AC/DC变换器模块化的进程,采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到的满意程度。