开关电源文献综述.doc

文献综述
引言
21世纪我国通信、信息、家电和国防等领域的电源普遍采用高频开关电源,相控电源将逐渐被淘汰。经过20多年的不断发展,开关电源技术有了重大的突破和进步。新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化,功率摩斯管和IGBT可使中小型开关电源工作频率达到400KHZ,软开关技术使高频开关电源的实现有了可能,它不仅可以减少电源的体积和重量,而且提高了电源的效率;控制技术的发展以及专用控制芯片的生产,不仅使电源电路大幅度简化,而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高[1]。
开关电源的高频化是电源技术发展的创新技术,高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化,并使开关电源进入更广泛的领域,特别是在高新领域的应用,推动到了高新技术产品的小型化、轻便化,另外开关电源的发展与应用在节约资源与保护环境方面都具有深远的意义。21世纪开关电源的发展技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面:①小型化、轻量化、高频化;②高可靠性;③低噪声;④采用计算机辅助设计和控制[4]。
主体
电是工业的动力,是人类生活的源泉。电源是产生电的装置,表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率等;在同一参数要求下,又有重量、体积、效率和可靠性等指标。我们用的电,一般都需要经过转换才能适合使用的需求,例如交流转换成直流,高电压变成低电压,大功率变换为小功率等。
按照电子理论,所谓AC/DC就是交流转换为直流;AC/AC称为交流转换为交流,即为改变频率;DC/AC称为逆变;DC/DC为直流变交流后再变直流。为了达到转换的目的,电源变换的方法是多样的。自20世纪60年代,人们研发出了二极管、三极管半导体器件后,就用半导体器件进行转换。所以,凡是用半导体功率器件作开关,将一种电源形态转换成另一种形态的电路,叫做开关变换电路。在转换时,以自动控制稳定输出并有各种保护环节的电路,称为开关电源。
开关电源在转换过程中,用高频变压器隔离称之为离线式开关变换器,常用的AC/DC变换器就是离线式变换器。
开关电源通常由六大部分组成
第一部分是输入电路,它包含有低通滤波和一次整流环节。220V交流电直接经低通滤波和桥式整流后得到未稳压的直流电压Vi,此电压送到第二部分进行功率因数校正,其目的是提高功率因数,它的形式是保持输入电流与输入电压同相。功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。所谓有源功率因数校正,是指电源在校正过程中常采用三极管和集成电路。开关电源电路常采用有源功率因数校正。第三部分是功率转换,它是由电子开关和高频方波脉冲电压。第四部分是输出电路,用于将高频方波脉冲电压经整流滤波后变成直流电压输出。第五部分是控制电路,输出电压经过分压、采样后于电路的基准电压进行比较、放大。第六部分是频率振荡发生器,它产生一种高频波段信号,该信号与控制信号叠加进行脉宽调制,达到脉冲宽度可调。有了高频振荡才有电源变换,所以说开关电源的实质是电源变换。
高频电子开关是电能转换的主要手段和方法。在一个电子开关周期(T)内,电子开关的接通时间与一个电子周期所占时间之比,叫接通占空比。
断开时间所占T的比例称为断开占空比(D')。开关周期是开关频率的倒数。例如:一个开关电源的工作频率是50kHz,它的周期(微秒)。很明显,接通占空比(D)越大,负载上的电压越高,表明电子开关接通时间越