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高頻可飽和電抗功率調(diào)節(jié)器(磁占空比控制)

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高頻可飽和電抗功率調(diào)節(jié)器(磁占空比控制)

可飽和電抗功率調(diào)節(jié)器,也稱作可飽和磁心磁調(diào)節(jié)器或磁脈寬調(diào)制器,常應(yīng)用于高頻電源適配器中,是一種線性頻率磁放大器功率控制技術(shù)。然而,在高頻應(yīng)用中,工作方式卻大為不同。
由于近期磁性材料的發(fā)展,特別是低損耗矩形磁滑回環(huán)軟磁非晶體合金的出現(xiàn),這些技術(shù)現(xiàn)在在高頻開關(guān)變換器中有著很有意思的應(yīng)用。
這種控制方式的主要吸引力是對(duì)低電壓下的大電流可以有效地進(jìn)行調(diào)節(jié)。飽和電抗器中的功率損耗主要局限于繞組中小的電阻損耗。由于磁心損耗與被控制的負(fù)載電流無關(guān),并且與傳送的功率相比較小,所以通??梢院雎?。這種方法的優(yōu)點(diǎn)還體現(xiàn)在飽和電抗器自身的高穩(wěn)定性和在多輸出電源適配器中提供獨(dú)立隔離的副邊調(diào)節(jié)能力。

大功率電源適配器工作原理
簡(jiǎn)單地說,飽和電抗器在高頻電源適配器中相當(dāng)于一個(gè)飽和磁通控制電源適配器開關(guān),利用副邊脈寬控制技術(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。
通過圖中所示的傳統(tǒng)的正激(降壓)調(diào)節(jié)器電路,可以很好地解釋其工作方式。

該圖表示了輸出LC濾波器和整流器(正如在典型的單端正激變換器副邊見到的樣)。對(duì)于這種濾波器結(jié)構(gòu),輸出電壓與變壓器副邊電壓的關(guān)系由下式表示:

式中,Vout=輸出電壓;
Vs=變壓器副邊電壓峰值;
ton=導(dǎo)通時(shí)間,單位為us(當(dāng)A點(diǎn)電壓為正時(shí));
toff=關(guān)斷時(shí)間,單位為us(當(dāng)A點(diǎn)電壓為負(fù)時(shí))。
比值ton/(ton=toff)常稱為占空比D。從上面的式子可以看出,調(diào)節(jié)占空比或輸入電壓可以控制輸出電壓。
在之前的許多技術(shù)中,主變壓器原邊的功率脈沖寬度由原邊功率開關(guān)來調(diào)節(jié),從而達(dá)到對(duì)輸出電壓的動(dòng)態(tài)控制。在有些多輸出降壓變換器變換器中,可以控制輸入到方波變換器(DC變壓器)的電壓來得到固定的輸出電壓。在多輸出1A電源適配器中,要增加對(duì)輔助輸出的調(diào)節(jié),所以經(jīng)常使用線性調(diào)節(jié)器,盡管線性調(diào)節(jié)器會(huì)出現(xiàn)高損耗。
很明顯,如果使用某種形式的脈沖寬度控制對(duì)副邊輸出電壓進(jìn)行必要的調(diào)節(jié),將可以獲得較高的效率??梢栽诟边吇芈分卸鄠€(gè)位置引入脈寬控制,在圖的例子中,副邊電路中的A點(diǎn)引了開關(guān)S1。

圖中的開關(guān)與所加的功率脈沖同步工作以進(jìn)一步減小加在輸出濾波器L1、C1上的脈沖寬度。減小脈沖寬度有兩種方法:一種是提前關(guān)斷功率脈沖,因此移動(dòng)的是功率脈沖的后沿;另一種方法是延時(shí)接通功率脈沖,因此移動(dòng)的是功率脈沖的前沿。這兩種方法都減小了加在輸出濾波器上的有效脈寬,通過對(duì)該開關(guān)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制,可以在低輸出電壓下調(diào)節(jié)輸出。
如果這個(gè)開關(guān)和其他元件的損耗很低,這種功率控制方法的效率將很高。要達(dá)到低損耗,開關(guān)必須是接近理想的。也就是說,在接通狀態(tài)下開關(guān)的電阻接近零,在斷開狀態(tài)下,開關(guān)的電阻無限大,并且在開關(guān)過程中損耗很小。
顯然,圖中的開關(guān)可由任何能提供合適的開關(guān)作用的器件代替。如功率場(chǎng)效應(yīng)管 MOSFET、SCR、 triac或晶體管(如 Bison,一種為同步開關(guān)設(shè)計(jì)的功率場(chǎng)效應(yīng)管)然而,所有這些器件在輸出大電流時(shí)具有相對(duì)大的損耗。在下一節(jié)中介紹的磁電抗器(扼流圈),數(shù)碼相機(jī)電源適配器可以認(rèn)為它在飽和時(shí)呈“并通”狀態(tài),在非飽和時(shí)呈關(guān)斷狀態(tài)。

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| 發(fā)布時(shí)間:2018.11.29    來源:電源適配器廠家
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