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高频可饱和电抗功率调节器(磁占空比控制)

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高频可饱和电抗功率调节器(磁占空比控制)

可饱和电抗功率调节器,也称作可饱和磁心磁调节器或磁脉宽调制器,常应用于高频电源适配器中,是一种线性频率磁放大器功率控制技术。然而,在高频应用中,工作方式却大为不同。
由于近期磁性材料的发展,特别是低损耗矩形磁滑回环软磁非晶体合金的出现,这些技术现在在高频开关变换器中有着很有意思的应用。
这种控制方式的主要吸引力是对低电压下的大电流可以有效地进行调节。饱和电抗器中的功率损耗主要局限于绕组中小的电阻损耗。由于磁心损耗与被控制的负载电流无关,并且与传送的功率相比较小,所以通常可以忽略。这种方法的优点还体现在饱和电抗器自身的高稳定性和在多输出电源适配器中提供独立隔离的副边调节能力。

工作原理
简单地说,饱和电抗器在高频电源适配器中相当于一个饱和磁通控制电源适配器开关,利用副边脉宽控制技术来进行调节。
通过图中所示的传统的正激(降压)调节器电路,可以很好地解释其工作方式。

该图表示了输出LC滤波器和整流器(正如在典型的单端正激变换器副边见到的样)。对于这种滤波器结构,输出电压与变压器副边电压的关系由下式表示:

式中,Vout=输出电压;
Vs=变压器副边电压峰值;
ton=导通时间,单位为us(当A点电压为正时);
toff=关断时间,单位为us(当A点电压为负时)。
比值ton/(ton=toff)常称为占空比D。从上面的式子可以看出,调节占空比或输入电压可以控制输出电压。
在之前的许多技术中,主变压器原边的功率脉冲宽度由原边功率开关来调节,从而达到对输出电压的动态控制。在有些多输出降压变换器变换器中,可以控制输入到方波变换器(DC变压器)的电压来得到固定的输出电压。在多输出电源适配器中,要增加对辅助输出的调节,所以经常使用线性调节器,尽管线性调节器会出现高损耗。
很明显,如果使用某种形式的脉冲宽度控制对副边输出电压进行必要的调节,将可以获得较高的效率。可以在副边回路中多个位置引入脉宽控制,在图的例子中,副边电路中的A点引了开关S1。

图中的开关与所加的功率脉冲同步工作以进一步减小加在输出滤波器L1、C1上的脉冲宽度。减小脉冲宽度有两种方法:一种是提前关断功率脉冲,因此移动的是功率脉冲的后沿;另一种方法是延时接通功率脉冲,因此移动的是功率脉冲的前沿。这两种方法都减小了加在输出滤波器上的有效脉宽,通过对该开关进行动态控制,可以在低输出电压下调节输出。
如果这个开关和其他元件的损耗很低,这种功率控制方法的效率将很高。要达到低损耗,开关必须是接近理想的。也就是说,在接通状态下开关的电阻接近零,在断开状态下,开关的电阻无限大,并且在开关过程中损耗很小。
显然,图中的开关可由任何能提供合适的开关作用的器件代替。如功率场效应管 MOSFET、SCR、 triac或晶体管(如 Bison,一种为同步开关设计的功率场效应管)然而,所有这些器件在输出大电流时具有相对大的损耗。在下一节中介绍的磁电抗器(扼流圈),可以认为它在饱和时呈“并通”状态,在非饱和时呈关断状态。


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| 发布时间:2018.11.29    来源:电源适配器厂家
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