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大功率直流電源的優(yōu)勢(shì)、組成和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

開關(guān)模式電源又稱交換式電源、開關(guān)變換器,是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置,是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓,透過(guò)不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。

大功率直流電源的優(yōu)勢(shì)

大功率直流電源的輸入多半是交流電源(例如市電)或是直流電源,而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備,例如個(gè)人電腦,而大功率直流電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。

大功率直流電源不同于線性電源,大功率直流電源利用的切換晶體管多半是在全開模式(飽和區(qū))及全閉模式(截止區(qū))之間切換,這兩個(gè)模式都有低耗散的特點(diǎn),切換之間的轉(zhuǎn)換會(huì)有較高的耗散,但時(shí)間很短,因此比較節(jié)省能源,產(chǎn)生廢熱較少。理想上,大功率直流電源本身是不會(huì)消耗電能的。電壓穩(wěn)壓是透過(guò)調(diào)整晶體管導(dǎo)通及斷路的時(shí)間來(lái)達(dá)到。相反的,線性電源在產(chǎn)生輸出電壓的過(guò)程中,晶體管工作在放大區(qū),本身也會(huì)消耗電能。

大功率直流電源的高轉(zhuǎn)換效率是其一大優(yōu)點(diǎn),而且因?yàn)榇蠊β手绷麟娫垂ぷ黝l率高,可以使用小尺寸、輕重量的變壓器,因此大功率直流電源也會(huì)比線性電源的尺寸要小,重量也會(huì)比較輕。

若電源的高效率、體積及重量是考慮重點(diǎn)時(shí),大功率直流電源比線性電源要好。不過(guò)大功率直流電源比較復(fù)雜,內(nèi)部晶體管會(huì)頻繁切換,若切換電流尚加以處理,可能會(huì)產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備,而且若大功率直流電源沒有特別設(shè)計(jì),其電源功率因數(shù)可能不高。

組成部分

大功率直流電源大致由主電路、控制電路、檢測(cè)電路、輔助電源四大部份組成。

1主電路

沖擊電流限幅:限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。

輸入濾波器:其作用是過(guò)濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。

整流與濾波:將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。

逆變:將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電,這是高頻大功率直流電源的核心部分。

輸出整流與濾波:根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源。

2控制電路

一方面從輸出端取樣,與設(shè)定值進(jìn)行比較,然后去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩(wěn)定,另一方面,根據(jù)測(cè)試電路提供的數(shù)據(jù),經(jīng)保護(hù)電路鑒別,提供控制電路對(duì)電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。

3檢測(cè)電路

提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。

4輔助電源

實(shí)現(xiàn)電源的軟件(遠(yuǎn)程)啟動(dòng),為保護(hù)電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。

發(fā)展趨勢(shì)

目前工程師在大功率直流電源技術(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(dòng)著大功率直流電源每年以超過(guò)兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。大功率直流電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類。

大功率直流電源正在走向大眾化,微型化。大功率直流電源將逐步取代變壓器在生活中的所有應(yīng)用,低功率微型大功率直流電源的應(yīng)用要首先體現(xiàn)在,數(shù)顯表、智能電表、手機(jī)充電器等方面。現(xiàn)階段國(guó)家在大力推廣智能電網(wǎng)建設(shè),對(duì)電能表的要求大幅提高,大功率直流電源將逐步取代變壓器在電能表上面的應(yīng)用。

直流電源

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