一種多路輸出開關(guān)電源的設(shè)計以及實際應(yīng)用原則

由圖6可知，磁放大穩(wěn)壓器的關(guān)鍵是可控飽和電感Lsr和復(fù)位電路。可控飽和電感是由具有矩形BH回線的磁芯及其上的繞組組成，該繞組兼起工作繞組和控制繞組的作用。復(fù)位(RESET)是指磁通到達飽和后的去磁過程，使磁通或磁密回到起始的工作點，稱為磁通復(fù)位。由于磁放大穩(wěn)壓器所用的磁芯材料的特點(良好的矩形BH回線及高的磁導(dǎo)率)，使得磁芯未飽和時的可控飽和電感對輸入脈沖呈現(xiàn)高阻抗，相當(dāng)于開路，磁芯飽和時可控飽和電感的阻抗接近于0，相當(dāng)于短路。

目前開關(guān)電源工作頻率已提到幾百kHz以上，磁放大器在開關(guān)電源中的廣泛應(yīng)用對軟磁材料提出了更高的要求。在如此高的頻率下，坡莫合金由于電阻率太低(約 60μΩ?cm)導(dǎo)致渦流損耗太大，造成溫升高，效率降低，采用超薄帶和極薄帶雖能有所改善，但成本將大幅度上升;鐵氧體具有很高的電阻率(大于 105μΩ?cm)，但其Bs過低，居里點也太低。由于工作環(huán)境惡劣，對材料的應(yīng)力敏感性、熱穩(wěn)定性等都有嚴格要求，上述材料是很難滿足要求的。

圖6 磁放大輸出穩(wěn)壓電路

圖7 輔路帶磁放大器的典型應(yīng)用電路

圖8 完全利用磁放大器的穩(wěn)壓電路

非晶合金的出現(xiàn)大大豐富了軟磁材料。其中的鈷基非晶合金具有中等的飽和磁感應(yīng)強度，超微合金具有較高的飽和磁感應(yīng)強度，它們都具有極低的飽和磁致伸縮系數(shù)和磁晶各向異性。鈷基非晶和超微晶在保持高方形比的同時可以具有很低的高頻損耗，用于高頻磁放大器中，可大大提高電源效率，大幅度減小重量、體積，是理想的高頻磁放大器鐵芯材料。

高頻磁放大輸出穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路

圖7所示的多路輸出電源，其主路為閉環(huán)反饋PWM控制方式，輔路為磁放大式穩(wěn)壓電源。由于輔路磁放大輸入電壓波形受控于變壓器主、輔繞組比，以及主路的工作狀態(tài)(主路輸出電壓的高低和主路負載的高低等)，所以輔路的交叉負載調(diào)整率仍然不能夠達到理想的狀態(tài)。

圖8所示是一種完全利用磁放大器穩(wěn)壓技術(shù)設(shè)計的多路輸出穩(wěn)壓電源。此電源前級為雙變壓器自激功率變換電路，后級多路輸出均為磁放大器穩(wěn)壓電路。并且各路之間無關(guān)，前后級之間無反饋，無脈寬調(diào)制器(PWM)。

此電路的優(yōu)點如下：

1)電路結(jié)構(gòu)簡單，使用元器件數(shù)量少，除了兩只功率管以外，其它元器件均是永久性或半永久性的，可靠性極高，制作也很方便；

2)電路中沒有隔離反饋放大器，因此調(diào)整極其容易，而且一旦調(diào)整好后就無須維護，前級變換功率取決于后級總輸出功率；

3)各路的輸出特性相互獨立，獨自調(diào)整穩(wěn)壓，無主、輔路之分，所以，各輸出電路的負載調(diào)整率的交叉負載調(diào)整率都非常理想，小于0.5%；

4)磁放大器在功率開通瞬間，處于“開路”狀態(tài)，功率管在此刻的導(dǎo)通電流趨近于零，因而，損耗減到了最低限度，這有利于變換器的高頻化和高效率；