开关电源工作目的就是将电源一种形式变换到另一种形式,它的硬件电路主要由主电路和控制电路两部分组成,通过控制电路控制功率MOSFET管的通断来实现电源之间的形式转换。经过几十年的发展,也随着新技术和新材料的应用,开关电源在控制电路和集成化方面取得了质的飞跃和提升。57722
70年代末期,脉冲宽度调制(PWM)控制器集成芯片研制成功,随后美国的Motorola、Silicon General等公司陆续研制出具有该功能的PWM控制芯片,使用广泛的有MC3520,SG3524。后来,速度更快和频率更高的PWM脉宽调制芯片和PFM脉冲频率调制芯片也问世,其开关频率达1MHZ[1]。
在开关电源控制电路集成化方面,早期出现的产品都是将脉宽调制器、功率输出电路和相关保护电路集成在一个芯片上,后期的产品又出现了可以同时输出多个电源形式的开关电源,它的输入端与输出端有多个且是相互隔离的。目前,随着需要开关电源配套的电子产品的大量应用,相关的DC/DC直流变换器的研发也变得非常热门。由于体积小、转换效率高、安全可靠等突出特点,开关电源变得越来越普及,更加多功能和智能化,将对我们未来的生活产生重要而深远的影响。
尤其是2000年以后,很多公司如先后推出自己各具特点的DC/DC直流变换器,但是它们都有一个共同的显著特点:效率高,功耗低,频率高,体积小,因此迅速占领了这个市场。而我国在开关电源发面的研制工作进步缓慢,直到70年代后期才出现能够实用的无功频降压变压器开关电源,90年代初研制成功高频开关电源。我国开关电源技术尽管起步基本与国际同步,但是研发进步缓慢,与国外先进水平仍存在着一段差距。但是,随着建设创新型国家目标的提出论文网,及产业转换的政策的指引,相信我国开关电源新的研制热潮必将赶超先进水平。
开关电源是利用电力电子技术的发展与进步,进一步将其应用的电源转换领域,通过功率开关管的应用将一种形式的电源变换到另一种形式的电源。尽管目前市场上的开关电源各种各样,功能也是有好有不好,但基本原理都是一样的:都是通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率,经过电感和电容及负载的组成部分来输出预先设计好的电源模式。对于本文所涉及的电源转换形式为直流电源转换,在该领域又分为交流变直流(AC/DC)和直流变直流(DC/DC)。常用的电源变换控制技术有很多种,但是目前最为常用的有脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)以及混合控制方式,从而可达到具有功耗小、效率高、体积小等优点[2]。
(1)交流直流变换
交流直流变换,即AC-DC变换,将交流电源经过整流、滤波、稳压后输出所需要的直流电源。但是一般情况下,交流变直流的相关设备组合起来后相对来说都比较大,因此对于交流变直流实用的变换器小型化,一直是科研人员努力的目标。另外要对交流变直流变换器的电路安装设计优化,功率损耗问题也都要考虑进去,最终才能完成AC/DC的模块化进程。
(2)直流直流变换
直流变直流变换器,就是将一定直流电压形式变换为另一种形式直流电压。直流变换直流形式包括由低压升高压、由高压降低压或由高频转低频、由低频转高频等形式。不过,对于DC/DC变换器来说,它的控制电路基本有两种,都是改变脉冲宽度占空比的值:脉宽调制方式是周期不变, 导通时间可改变;脉冲频率调制的工作机理是功率开关管的导通时间不变,周期可改变也就是频率可以改变的。DC/DC变换器原理框图如图1.1所示。 DC/DC变换器研究现状和发展趋势:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_62548.html