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電源適配器軟開(kāi)關(guān)技術(shù)

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電源適配器軟開(kāi)關(guān)技術(shù)

AC/DC、DC/DC變換器作為電源適配器系統(tǒng)中為設(shè)備提供直流動(dòng)力的主要裝置,面臨著體積更小、重量更輕、效率更高、可靠性更高等諸多要求。要達(dá)到上述要求,變換器必須實(shí)現(xiàn)工作頻率由低頻向高頻的轉(zhuǎn)變。眾所周知,在硬開(kāi)關(guān)方式下,不斷提高變換器的工作頻率會(huì)引起以下問(wèn)題。

①開(kāi)關(guān)電源適配器損耗大。開(kāi)通時(shí),開(kāi)關(guān)器件的電流上升和電壓下降同時(shí)進(jìn)行;關(guān)斷時(shí),電壓上升和電流下降同時(shí)進(jìn)行。電壓、電流波形的交疊產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)損耗,該損耗隨開(kāi)關(guān)頻率的提高而急速增加。②感性關(guān)斷電壓尖峰大。當(dāng)器件關(guān)斷時(shí),電路中的感性元件感應(yīng)出尖峰電壓。開(kāi)關(guān)頻率愈高,關(guān)斷愈快,該感應(yīng)電壓愈高。此電壓加在開(kāi)關(guān)器件兩端,易造成器件擊穿。③容性開(kāi)通電流尖峰大。當(dāng)開(kāi)關(guān)器件在很高的電壓下開(kāi)通時(shí),儲(chǔ)存在開(kāi)關(guān)器件結(jié)電容中的能量將以電流形式全部耗散在該器件內(nèi)。頻率愈高,開(kāi)通電流尖峰愈大,從而會(huì)引起器件過(guò)熱損壞。另外,二極管由導(dǎo)通變?yōu)檩d止時(shí)存在著反向恢復(fù)期,開(kāi)關(guān)管在此期間內(nèi)的開(kāi)通動(dòng)作易產(chǎn)生很大的沖擊電流。頻率愈高,該沖擊電流愈大,對(duì)器件的安全運(yùn)行造成危害。

④電磁干擾嚴(yán)重。隨著頻率提高,電路中的di/dt和dv/dt增大,從而導(dǎo)致電磁干擾(EMI)增大,影響整流器和周圍電子設(shè)備的工作

上述問(wèn)題嚴(yán)重妨礙了開(kāi)關(guān)器件工作頻率的提高。近年來(lái)開(kāi)展的軟開(kāi)關(guān)電源適配器技術(shù)研究為克服上述缺陷提供了一條有效途徑。和硬開(kāi)關(guān)工作方式不同,理想的軟關(guān)斷過(guò)程是電流先降到零,電壓再緩慢上升到斷態(tài)值,所以關(guān)斷損耗近似為零。由于器件關(guān)斷前電流已下降到零,解決了感性關(guān)斷問(wèn)題。理想的軟開(kāi)通過(guò)程是電壓先降到零后,電流再緩慢上升到通態(tài)值,所以開(kāi)通損耗近似為零,器件結(jié)電容上的電壓亦為零,解決了容性開(kāi)通問(wèn)題。同時(shí),開(kāi)通時(shí)二極管反向恢復(fù)過(guò)程已經(jīng)結(jié)束,因此二極管反向恢復(fù)問(wèn)題亦不存在。di/dt和du/dt的降低使得EMI問(wèn)題得以解決軟開(kāi)關(guān)技術(shù)實(shí)際是利用電容與電感諧振,使開(kāi)關(guān)器件中電流(或電壓)按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化。當(dāng)電流過(guò)零時(shí),使器件關(guān)斷;當(dāng)電壓過(guò)零時(shí),使器件開(kāi)通,實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)損耗為零。按照其控制方式,軟開(kāi)關(guān)技術(shù)可分為脈沖頻率調(diào)制(Pulse Frequency Modulation,縮寫為PFM)方式、脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation,縮寫為PWM)方式和脈沖移相控制(Phase Shited,縮寫為PS)方式軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在改善功率開(kāi)關(guān)器件工作狀態(tài)方面效果明顯,使變換器的高頻化成為可能,各類軟開(kāi)關(guān)技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源適配器中也必將得到廣泛應(yīng)用。PFM軟開(kāi)關(guān)變換器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但工作頻率不恒定,給變壓器、電感等磁性元件的優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難。此類變換器適合于在負(fù)載、輸入電壓相對(duì)穩(wěn)定的應(yīng)用場(chǎng)合。PWM軟開(kāi)關(guān)變換器實(shí)現(xiàn)了恒頻控制,大大方便了磁性元件的優(yōu)化設(shè)計(jì),PWM控制方式是軟開(kāi)關(guān)變換器中應(yīng)用最廣泛的控制方式。此類變換器適合于中、小功率應(yīng)用場(chǎng)合。移相全橋軟開(kāi)關(guān)變換器在不增加或增加很少元件的情況下,在具有傳統(tǒng)全橋變換器中開(kāi)關(guān)器件電壓、電流額定值較低,功率變壓器利用率高,輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)器件的軟開(kāi)關(guān),而且采用恒頻控制,電壓、電流應(yīng)力小,在減小體積、重量以及降低電磁干擾方面效果明顯。因而移相全橋軟開(kāi)關(guān)變換器非常適合于中、大功率應(yīng)用場(chǎng)合。但此類變換器有一個(gè)明顯的缺點(diǎn),即變壓器副邊存在占空比丟失現(xiàn)象,而且滯后橋臂的軟開(kāi)關(guān)范圍受到負(fù)載、輸入電壓等多種因素的影響。如何盡量減小副邊占空比的丟失、增大滯后橋臂的軟開(kāi)關(guān)范圍,仍然是移相全橋軟開(kāi)關(guān)變換器需要深入研究的課題.


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| 發(fā)布時(shí)間:2018.03.06    來(lái)源:電源適配器廠家
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