电源转换

更新时间:2023-07-17 12:26

电源转换,将直流电变成交流电或另一种直流电压值的电路。

解释

这种通过开关晶体管和功率MOS型场效应晶体管等开关元件,控制其时间比来获得输出电压变换,故也称开关电源。开关元件若接近理想状态,电功率损耗很小,效率比工频稳压器高2~3倍,若提高开关频率,可使变压器和滤波电路小型化,重量和体积比减小4~10倍,因此在电器、信息、通信、卫星中被广泛使用。

对于DC−DC变换器,当输入为直流Vin,经开关调制成幅度为Vin的脉冲波,周期为T,接通时间为tsw,经平滑滤波后输出的直流电压Vout为Vout=(Vin×tsw)/T,输出电压是通过改变tsw来控制的。图1a是通过反馈控制的DC−DC变换器电路框图,反馈控制电路(图1b)由放大器、基准电压源和脉宽调制(PWM)组成。PWM由三角波发生器和比较器组成(图2a),比较器将三角波与放大器的控制电压进行比较,只有三角波高于控制电压时才输出脉冲,控制电压高时,输出脉宽小(图2b),控制电压低时脉宽变大(图2c),借此调节tsw而调整输出Vout的大小。开关电路中的开关SW在图1a中是串联的(降压型),也可是并联的(升压型)。

DC–DC电路也可用三端稳压构成斩波型开关电源,典型的指标是开关频率约300千赫,Vin=15伏,Vout=5伏(0.3安)。也有把基准电压、误差放大、PWM(tsw不变,改变f来改变Vout)、振荡器、输出晶体管全部集成一单片中,构成集成的DC–DC,可使输出低于或高于输入电压,并改变电压极性。对于DC–AC逆变器是将直流输入电压Vin通过PWM变成脉冲,经变压器输出成交流;或者利用磁饱和特性构成无稳态间歇振荡器等,都能完成逆变过程。

如果再将DC–AC逆变器整流、滤波便成了DC–AC变换式开关稳压电源而输出电压,其优点是可使用小型变压器,并且只在电源接通时才工作。另外,作为控制电源,常采用自激式DC–DC换流器。

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