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半橋諧振開關(guān)電源電路原理

姚小熊27 ? 來源:電工基礎(chǔ) ? 作者:電工基礎(chǔ) ? 2020-03-15 16:51 ? 次閱讀

開關(guān)電源脈沖調(diào)制電路中,加入LC諧振電路,使得流過開關(guān)管的電流及管子兩端的壓降為準(zhǔn)正弦波。這種開關(guān)電源稱為諧振式開關(guān)電源。利用一定的控制技術(shù),可以實現(xiàn)開關(guān)管在電流或電壓波形過零時的切換,這樣對縮小電源體積、增大電源控制能力、提高開關(guān)速度、改善紋波都有極大好處。所以諧振開關(guān)電源是當(dāng)前開關(guān)電源發(fā)展的主流技術(shù)。準(zhǔn)諧振開關(guān)主要分為兩種:一種是ZCS,即零電流開關(guān),開關(guān)管在零電流時關(guān)斷;另一種是ZVS,即零電壓開關(guān),開關(guān)管在零電壓時關(guān)斷。

圖5-23所示是半橋諧振開關(guān)電源電路簡圖,圖中,IC801為諧振型開關(guān)電源專用厚膜電路,T862為開關(guān)電源變壓器,其二次側(cè)采用由VD883、VD884、C884組成的全波整流電路。2801為誤差取樣放大器,VT862為光電耦合器。下面簡要說明電路的工作原理。

半橋諧振開關(guān)電源電路原理

開關(guān)變壓器T862的5-7繞組L與電容C870構(gòu)成LC串聯(lián)諧振電路,其諧振頻率fo比開關(guān)電源實際工作頻率f1略低。串聯(lián)諧振電路的諧振頻率fo為IC801的⑩腳輸出的矩形脈沖電壓U0加在LC串聯(lián)諧振電路的兩端。當(dāng)矩形脈沖頻率fi等于LC串聯(lián)電路的諧振頻率fo時,電路就會發(fā)生串聯(lián)諧振。串聯(lián)諧振時LC串聯(lián)電路的阻抗最低,如圖5-24(a)所示,同時,L兩端的電壓UL與電容C870兩端的電壓Uc絕對值相等,且均為輸入脈沖電壓Uo的Q倍,因此LC串聯(lián)諧振稱為電壓諧振,UL、UC與頻率f的關(guān)系如圖5-24(b)、(c)所示。

當(dāng)IC801的⑩腳輸出矩形脈沖頻率遠(yuǎn)低于或遠(yuǎn)高于fo時,LC串聯(lián)電路不諧振,流過電感L的電流很小,L中儲存的磁能很小,變壓器T862二次繞組輸出電壓很低,開關(guān)電源不能正常工作。

當(dāng)IC801的⑩腳輸出矩形脈沖頻率位于fo附近時,LC串聯(lián)電路諧振,在L中流過的電流很大,T862二次繞組有電壓輸出,開關(guān)電源正常工作。

開關(guān)電源的穩(wěn)壓過程為:當(dāng)電網(wǎng)電壓上升或電源負(fù)載減輕時,+125V電壓f→2801的①腳電壓f→2801的③腳電壓↓→光電耦合器VT862內(nèi)發(fā)光二極管發(fā)光f→VT862內(nèi)光敏三極管內(nèi)阻↓→IC801的⑧腳電壓↓→IC801內(nèi)振蕩器頻率f→IC801的⑩腳輸出的矩形脈沖頻率f1↑→圖5-24中的f1右移一電感L上的電壓UL↓→T862二次繞組輸出+125V電壓↓,保持了開關(guān)電源輸出電壓的穩(wěn)定。反之亦然。

該諧振型開關(guān)電源具有以下特點。

①穩(wěn)壓環(huán)路從主電壓上直接進(jìn)行誤差電壓取樣,穩(wěn)壓環(huán)路反應(yīng)快。當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載快速變化時,穩(wěn)壓瞬態(tài)特性好,空載時也能保持良好的穩(wěn)壓效果。

②采用光電耦合器傳送誤差控制電壓,使開關(guān)電源地與主板地的電隔離良好,主板不帶電,檢修方便、安全。

③采用兩個MOS型場效應(yīng)功率管推挽工作,比單管開關(guān)電源功率大,特別適用于大功率用電設(shè)備。

④開關(guān)管采用MOS型場效應(yīng)管―沒有多數(shù)載流子的電荷儲存效應(yīng),開關(guān)管開啟損耗和關(guān)斷損耗小,電路效率高。場效應(yīng)管屬于電壓控制器件,對激勵功率的要求較小,減輕了驅(qū)動電路的負(fù)擔(dān),同時場效應(yīng)管耐浪涌電流、沖擊電流的能力較強(qiáng),不會發(fā)生熱擊穿。

⑤LC諧振電路選頻后,T862輸出正弦波電壓,因此采用全波整流電路,大大減小了紋波電壓,浪涌電流和尖峰電壓也很小,減小了對其他電路的干擾。

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