保護(hù)電路
開關(guān)電源在設(shè)計中必須具有過流、過熱、短路等保護(hù)功能,故在設(shè)計時應(yīng)首選保護(hù)功能齊備的開關(guān)電源模塊,并且其保護(hù)電路的技術(shù)參數(shù)應(yīng)與用電設(shè)備的工作特性相匹配,以避免損壞用電設(shè)備或開關(guān)電源。
發(fā)展動向
開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化,因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體(Mn?Zn)材料上加大科技創(chuàng)新,以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能,而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進(jìn)展,在電路板兩面布置元器件,以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。
開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù),并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對于高可靠性指標(biāo),美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流,降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力,使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。
模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢,可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng),可以設(shè)計成N+1冗余電源系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn),若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大,而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù),在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題,故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作,以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。
穩(wěn)壓器
開關(guān)穩(wěn)壓器系統(tǒng)LTM4601AHVMPV,該器件具有鎖相環(huán)和輸出跟蹤功能,為要求苛刻的軍事和航空應(yīng)用而設(shè)計。LTM4601AHVMPV在-55℃至125℃的溫度范圍內(nèi)經(jīng)過完全測試。該器件采用15mm x 15mm x 2.8mm*塑料焊盤網(wǎng)格陣列(LGA)封裝,僅重1.7g。這種緊湊的LGA封裝可用于大功率DC/DC解決方案,因?yàn)樗c類似尺寸的球柵陣列(BGA)封裝相比熱阻較低。LTM4601AHVMPV全部由凌力爾特公司的硅片組成,并經(jīng)過嚴(yán)格的內(nèi)部測試,讓要求苛刻的高可靠性應(yīng)用擁有組件級可靠性和業(yè)界領(lǐng)先性能。
LTM4601AHVMPV是開關(guān)模式同步DC/DC降壓型穩(wěn)壓器,具有內(nèi)置電感器,支持電源組件和補(bǔ)償電路。該器件在4.5V至28V的輸入電源范圍內(nèi)工作,調(diào)節(jié)輸出電壓范圍為0.6V至5V。這個DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器可以提供12A連續(xù)負(fù)載電流(峰值為14A),或者可以并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)高達(dá)48A的電流共享。它實(shí)現(xiàn)高達(dá)92%的效率。像LTM4601AHVMPV這類DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器可以簡化電源設(shè)計和結(jié)構(gòu),僅需要大容量輸入和輸出電容器以及一個電阻就可設(shè)置輸出電壓。
LTM4601AHVMPV DC/DC微型模塊穩(wěn)壓器的LGA封裝允許表面貼裝組裝,可以像所有表面貼裝IC那樣進(jìn)行處理和組裝。另外,其扁平設(shè)計允許該器件焊接在印刷電路板的背面,從而為先進(jìn)的數(shù)字集成電路騰出了寶貴的電路板空間。LTM4601AHVMPV對輸出過壓和短路情況有自我保護(hù)能力。以1,000片為單位批量購買,每片價格為40.25美元。
性能概要:LTM4601AHVMPV
完整的12A DC/DC電源系統(tǒng);并聯(lián)可使電流高達(dá)48A
纖巧和薄型15mm x 15mm x 2.8mm高可靠性塑料LGA封裝
在-55℃至125℃工作溫度范圍內(nèi)測試
保證在-55℃時啟動
輸入電壓范圍為4.5V至28V;輸出為0.6V至5V
開關(guān)電源
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上,反而高于開關(guān)電源,這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新,這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動,這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。
開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向,高頻化使開關(guān)電源小型化,并使開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,推動了新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。開關(guān)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。SCR在開關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應(yīng)用,GTR驅(qū)動困難,開關(guān)頻率低,逐漸被IGBT和MOSFET取代。
三個條件:
1、開關(guān):電力電子器件工作在開關(guān)狀態(tài)而不是線性狀態(tài)
2、高頻:電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻
3、直流:開關(guān)電源輸出的是直流而不是交流
開關(guān)電源一般有三種工作模式:頻率、脈沖寬度固定模式,頻率固定、脈沖寬度可變模式,頻率、脈沖寬度可變模式。前一種工作模式多用于DC/AC逆變電源,或DC/DC電壓變換;后兩種工作模式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。另外,開關(guān)電源輸出電壓也有三種工作方式:直接輸出電壓方式、平均值輸出電壓方式、幅值輸出電壓方式。同樣,前一種工作方式多用于DC/AC逆變電源,或DC/DC電壓變換;后兩種工作方式多用于開關(guān)穩(wěn)壓電源。
根據(jù)開關(guān)器件在電路中連接的方式,比較廣泛使用的開關(guān)電源,大體上可分為:串聯(lián)式開關(guān)電源、并聯(lián)式開關(guān)電源、變壓器式開關(guān)電源等三大類。其中,變壓器式開關(guān)電源(后面簡稱變壓器開關(guān)電源)還可以進(jìn)一步分成:推挽式、半橋式、全橋式等多種;根據(jù)變壓器的激勵和輸出電壓的相位,又可以分成:正激式、反激式、單激式和雙激式等多種;如果從用途上來分,還可以分成更多種類。 [1]
開關(guān)電源的分類:
人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件,邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù),兩者相互促進(jìn)推動著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化,且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化,并已得到用戶的認(rèn)可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中,遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。以下分別對兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。
接地
開關(guān)電源比線性電源會產(chǎn)生更多的干擾,對共模干擾敏感的用電設(shè)備,應(yīng)采取接地和屏蔽措施,按ICE1000、EN61000、FCC等EMC限制,開關(guān)電源均采取EMC電磁兼容措施,因此開關(guān)電源一般應(yīng)帶有EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的HA系列開關(guān)電源,將其FG端子接大地或接用戶機(jī)殼,方能滿足上述電磁兼容的要求。

基本結(jié)構(gòu)編輯
較簡單的開關(guān)有二片名叫“觸點(diǎn)”的金屬,二觸點(diǎn)接觸時使電流形成回
常用開關(guān)
常用開關(guān)(21張)
路,二觸點(diǎn)不接觸時電流開路。選用接點(diǎn)金屬時需考慮其對抗腐蝕的程度,因?yàn)榇蠖鄶?shù)金屬氧化后會形成絕緣的氧化物,使接點(diǎn)無法正常工作。選用接點(diǎn)金屬也需考慮其電導(dǎo)率、硬度、機(jī)械強(qiáng)度、成本及是否有毒等因素。有時會在接點(diǎn)上電鍍抗腐蝕金屬。一般會鍍在接點(diǎn)的接觸面,以避免因氧化物而影響其性能。有時接觸面也會使用非金屬的導(dǎo)電材料,如導(dǎo)電塑膠。開關(guān)中除了接點(diǎn)之外,也會有可動件使接點(diǎn)導(dǎo)通或不導(dǎo)通,開關(guān)可依可動件的不同為分為杠桿開關(guān)(Toggle switch)、按鍵開關(guān)、船型開關(guān)(Rocker switch)等,而可動件也可以是其他型式的機(jī)械連桿。
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