- 探究節(jié)能環(huán)保型開關(guān)電源的研制
- 采用可控整流濾波器
- 控制開關(guān)電源輸入電壓的方法來穩(wěn)定和調(diào)節(jié)輸出
開關(guān)電源是現(xiàn)代直流穩(wěn)定電源的發(fā)展方向。它因體小、量輕、效率高等優(yōu)勢，在生產(chǎn)、科研、教學(xué)諸多領(lǐng)域被廣泛采用。但它有不易大幅可調(diào)，輸出噪聲高等缺陷，限制了它在高頻設(shè)備、儀器儀表等領(lǐng)域中的應(yīng)用。直流線性穩(wěn)壓電源的輸出大幅可調(diào)，輸出無噪聲，但又存在體大、量重、效率低的缺陷。本新型開關(guān)電源就是對二種電源揚(yáng)利棄弊研制而成，并因而獲得獲國家知識產(chǎn)權(quán)局實用新型專利（專利號：ZL2007201531075）。
1 新型開關(guān)電源原理簡釋
如圖1所示，它由抗干擾濾波器1、可控整流濾波器2、高頻變換開關(guān)元件3、高頻諧振變換器4、高頻整流濾波輸出5依次連接而成?？煽卣鳛V波器2的導(dǎo)通角的控制由觸發(fā)信號控制邏輯8完成。慢起動電路7使觸發(fā)信號控制邏輯8在開機(jī)時的導(dǎo)通角由零度逐步上升。輸出取樣與比較放大電路10,將高頻整流濾波輸出5的輸出電壓與基準(zhǔn)電壓源相比較且進(jìn)行放大，從而控制觸發(fā)信號控制邏輯8,使輸出電壓穩(wěn)定。改變基準(zhǔn)電壓源的大小，就能改變觸發(fā)信號控制邏輯8的觸發(fā)導(dǎo)通角，從而調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。開關(guān)信號產(chǎn)生電路9產(chǎn)生一個適合高頻諧振變換器4的方波信號，用來控制高頻變換開關(guān)元件3的導(dǎo)通和截止，使直流電能進(jìn)入高頻諧振變換器4,形成高頻電流震蕩；并經(jīng)高頻變壓器輸出至高頻整流濾波輸出5,減小了開關(guān)噪聲。輔助穩(wěn)壓電源6給慢起動電路7、觸發(fā)信號控制邏輯8、開關(guān)信號產(chǎn)生電路9、輸出取樣與比較放大電路10提供能量和基準(zhǔn)電。
圖1 原理圖
2 節(jié)能、環(huán)保、高效率
一般直流線性穩(wěn)定電源的能量轉(zhuǎn)換效率約為30%左右，不僅浪費電能，且整機(jī)易發(fā)熱，元件老化快。一般開關(guān)電源的濾波電路是電容，其交流阻抗小，易引起開機(jī)時的浪涌電流，為此加接溫敏電阻來防止浪涌電流，從而造成能量浪費。一般開關(guān)電源采用方波變換形式，而方波頻譜豐富，很難用濾波的方法濾除。其噪聲電平約為輸出的2%左右，造成對高頻設(shè)備的干擾和對工業(yè)電網(wǎng)的污染。新型開關(guān)電源通過可控整流電路與電網(wǎng)連接，開機(jī)時導(dǎo)通角從零開始上升，無需溫敏電阻，通過慢啟動電路便有效地控制了過大的浪涌電流。慢啟動電路元件數(shù)量少，基本無能量損耗。
又利用物理學(xué)諧振電路的方法，將方波變換成近似正弦波，克服了方波上沖和下沖帶來的問題，使噪聲電平降為輸出的1‰以下。
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3 輸出穩(wěn)定、大幅可調(diào)
一般開關(guān)電源是用調(diào)節(jié)占空比的方法穩(wěn)定或改變輸出。但占空比是受限制的。因此一般開關(guān)電源的輸出固定不可調(diào)。新型開關(guān)電源的輸入端采用可控整流濾波器，它的導(dǎo)通角可以從零開始。
當(dāng)輸出不穩(wěn)時，變化導(dǎo)通角使其不變，就保證了輸出的穩(wěn)定。用控制可控整流濾波電路導(dǎo)通角---即控制開關(guān)電源輸入電壓的方法來穩(wěn)定和調(diào)節(jié)輸出，開創(chuàng)了開關(guān)電源一種新的穩(wěn)定形式。
4 恒流恒壓、一機(jī)多用
一機(jī)多用是新型開關(guān)電源的創(chuàng)新之一。即輸出可以由恒流轉(zhuǎn)換成恒壓。負(fù)載連續(xù)變化時，為保持恒流，輸出電壓可自動相應(yīng)變化。這是一般電源做不到的。一般電源當(dāng)輸出變化量較大時，調(diào)整管的功耗會引起問題。新型開關(guān)電源輸出電壓的變化由可控整流濾波器的導(dǎo)通角跟蹤，它可以在零到設(shè)計額定值之間自動跟蹤，使調(diào)整管的電壓降始終保持一定值。
新型開關(guān)電源具有創(chuàng)造性、節(jié)能性、環(huán)保性等諸多優(yōu)勢。它可作為工礦企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和高等院校實驗室的先進(jìn)電源裝備，并已在實驗教學(xué)使用中，取得了良好效果。
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