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電源系統(tǒng)中的單元電路的工原理

作者: 時間:2012-01-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

系統(tǒng)中的的工原理

 1、整流與濾波電路(AC/DC)整流電路的作用就是將極性雙向變化的交流電或者雙向脈沖電,轉(zhuǎn)變成為單向脈沖電,單向脈沖電再經(jīng)過濾波電路的積分作用就成為直流電。因此整流和濾波電路的共同作用,才能完成了交流電到直流電的轉(zhuǎn)化。
普通二極管的單向?qū)щ娦?,是?gòu)成基本整流電路的基礎(chǔ)。以下是三種二極管整流電路原理圖,它們分別是:半波整流、全波整流、橋式整流。

  二極管的參數(shù)(型號)依工作電壓和最大輸出功率確定,如果所整流的對象是非50HZ交流電或者是非正弦波脈沖,還需要考慮二極管的頻率特性(開關(guān)特性)。
  下圖是一種可以同時輸出兩種電壓的特殊整流電路,此電路常常使用在需要適應(yīng)兩種不同標(biāo)準(zhǔn)(美國標(biāo)準(zhǔn)110V,中國標(biāo)準(zhǔn)220V)工頻電壓的電器中。

  還可以通過多級倍壓的方法獲得更高的整流輸出直流電壓,如下圖所示:

  此外,也可以使用可控硅器件,構(gòu)成輸出電壓連續(xù)可調(diào)的整流電路。

  圖中,通過改變每一個正弦周期中可控硅的觸發(fā)時間,控制導(dǎo)通角,達(dá)到調(diào)整輸出電壓的目的。
  還可以使用工作于開關(guān)狀態(tài)的功率場效應(yīng)管構(gòu)成開關(guān)同步整流電路。由于在大電流工作狀態(tài)下,場效應(yīng)比二極管的導(dǎo)通電壓更低,開關(guān)特性更好,因此同步整流電路比較適合用在大電流低電壓的高頻脈沖整流中。下圖是使用了兩只場效應(yīng)管(SR1、SR2)構(gòu)成的自驅(qū)動同步整流電路。

  下圖是由MAX1638構(gòu)成的直流變換器電路,其中輸出端采用了同步整流為外驅(qū)動方式。

  2、 線性穩(wěn)壓電路下圖是最基本的串聯(lián)型反饋式線性穩(wěn)壓電路的原理圖。其中,VZ是是普通的穩(wěn)壓二極管,用來產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓,T1是調(diào)整管,R1、R2構(gòu)成對輸出電壓的取樣電路。

  串聯(lián)型反饋式線性穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程是:輸出電壓取樣,與基準(zhǔn)電壓比較,獲得輸出電壓的誤差量,對調(diào)整器件實(shí)施反饋控制,改變其電流導(dǎo)通量,達(dá)到修正輸出電壓的目的,屬于電壓型負(fù)反饋類型。
  3、開關(guān)穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓的控制方式,也是采用了與線性穩(wěn)壓相同的電壓型負(fù)反饋類型,也分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種類型。最大的區(qū)別是:調(diào)整器件工作于高頻率的通斷狀態(tài),通過改變通斷的時間比例(脈沖占空比),來改變平均電流值,達(dá)到修正輸出電壓的目的?;驹韰⒁娨韵路娇驁D。

  4、恒流輸出的方法及電路所謂恒流輸出是指,當(dāng)輸入電壓或者負(fù)載阻抗在一定范圍內(nèi)變化時,電源能夠保持對負(fù)載的輸出電流恒定不變。實(shí)現(xiàn)恒流輸出的基本方法是采取電流反饋。下圖所示是線性恒流電源的組成方框圖,同樣可以采用與開關(guān)穩(wěn)壓電源類似的調(diào)整方式,實(shí)現(xiàn)電源恒流輸出。

  5、直流電壓變換(DC/DC)方法電壓變換是指電壓高低的變換,即升壓或者降壓。交流電壓的升降變換,一般通過普通的變壓器就可以完成。而直流電壓不能夠簡單地直接變換,需要通過功率脈沖振蕩器,先將直流電轉(zhuǎn)變成為脈沖交流電,再通過脈沖變壓器升壓或者降壓,最后經(jīng)過整流濾波電路還原成為直流電,它實(shí)際上屬于開關(guān)電源的一種類型。
  在高壓大功率應(yīng)用場合。為了減小高壓大功率變換器開關(guān)器件的電壓應(yīng)力,提出了三電平直流變換器的方案,該方法可使開關(guān)管的電壓應(yīng)力是輸入直流電壓的一半。其變換過程如下圖所示:

  選用高的振蕩頻率,有助于大幅度減少脈沖變壓器的體積,但卻帶來了對功率開關(guān)調(diào)整器件頻率特性的更高要求,也加大了EMC設(shè)計的難度。所以一般選擇幾十千赫茲到兆赫茲范圍的振蕩頻率。
  6、逆變(DC/AC)方法逆變就是把直流電轉(zhuǎn)變成為工頻交流電。最簡單直接的逆變方法,就是使用工頻正弦波信號去驅(qū)動低頻功率放大器,從放大器輸出端獲得工頻交流電,再經(jīng)過普通鐵磁變壓器獲得所需要的電壓值。這種方法的主要缺點(diǎn)是,成本高、轉(zhuǎn)化效率低、輸出功率有限。
  現(xiàn)代逆變器多數(shù)采用了PWM(脈沖寬度調(diào)制)技術(shù),獲得大功率、高效率的交流逆變輸出,基本如下圖左所示,下圖右是脈沖變壓器付邊的電流、電壓波形。

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