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馈信号实现闭环控制,以稳定输出电压。在其控制过程中,电感电流未参与控制,是独立变量,开关变换器为二阶系统,有两个状态变量,即输出滤波电容的电压和输出滤波电感的电流。二阶系统是一个有条件的稳定系统,只有对误差放大器补偿网络进行精心设计和计算,才能保证系统稳定工作。开关电源的电流都要流经电感,将使滤波电容上的电压信号对电流信号产生90°延迟。因此,仅采用输出电压反馈的闭环控制,其稳压响应速度慢,稳定性差,甚至在大信号变化时会产生振荡,从而损坏功率器件。
电流型控制在保留了电压型控制的输出电压反馈的基础上,增加了电感电流反馈,而且这个电流反馈就作为PWM控制变换器的斜坡函数,从而不再需要锯齿波发生器,使系统的性能明显提高。由于反馈电感电流的变化率di/dt直接跟随输入电压和输出电压的变化而变化,系统稳定时电感电流的平均值正比于负载电流。电压反馈回路中,误差放大器的输出作为电流给定信号,与反馈的电感电流比较,直接控制功率开关通断的占空比,使功率开关的电流受电流给定信号的控制。电流型控制的优点是:
①动态响应快和稳定性高;
②输出电压精度高;
③具有内在对功率开关电流的控制能力;
体积小、重量轻是用电软开关”是相对于传统“硬开关”而言的。图1-4给出了开关器件在一般意义上的开关轨迹。广义上讲,只要开关器件的开关轨迹在阴影部分以内,均可称为软开关。当然,阴影部分的面积的大小应由器件本身的参数和特征来决定。甚至有文献以AB直线为界,直线以下部分定义为软开关,以上部分定义为硬开关。按照这种定义,给开关器件加上传统无源缓冲吸收电路,从而“软化”器件的开关过程也可称为“软开关”,但从能量角度讲,这种方法是将开关损耗转移到缓冲电路中消耗掉,电路的变换效率并没有得到提高,甚至会使效率有所降低。真正意义上的软开关技术是从狭义的角度讲,在传统电力电子变换电路基础上,通常需要增加器件或辅助电路,同时在改变原有控制方式的情况下,使开关器件实现ZVS或ZCS的技术。这一技术的应用不但改善了器件的开关条件,而且真正减小了开关损耗,而不是将开关损耗转移掉。设备对电源系统的基本要求,因而高功率密度是开关电源技术发展的趋势,高频化是实现这一目标的必然途径。然而,在传统的硬开关方式下,不断提高变换电路的工作频率会带来诸多问题。
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①开关损耗大 在开通时,开关器件的电流上升和电压下降同时进行;关断时,电压上升和电流下降同时进行。由于电压、电流波形的交叠产生了开关损耗,该损耗随开关频率的提高而急剧增加。
②感性关断电压尖峰大 当器件关断时,电路中的感性元件感应出尖峰电压,开关频率愈高,关断愈快,该感应电压愈高,此电压加在开关器件两端,易造成器件击穿。
③容性开通电流尖峰大 当开关器件在很高的电压下开通时,储存在开关器件结电容中的能量将以电流形式全部耗散在该器件内,频率愈高,开通电流尖峰愈大,从而会引起器件过热损坏。而且由于电压变化快,将产生严重的开关噪声,即所谓的“密勒”效应(Miller effect),此效应将影响到器件驱动电路的稳定性。
④电磁干扰严重 随着频率提高,器件开关过程中产生的di/dt和dv/dt增大,从而导致电磁干扰(EMI)严重。
⑤二极管反向恢复问题 二极管由导通变为截止时存在着反向恢复期,开关管在此期间内的开通动作,易产生很大的冲击电流,频率愈高,该冲击电流愈大,对器件的安全运行造成危害。
随着现代电力电子器件开关频率的不断提高,这些问题越来越严重,成为开关变换器高频化途中的拦路虎。趋势。本节首先简要介绍目前应用于开关电源的主要技术,然后介绍开关电源(也会产生约0.6V的压降,这必将导致整流损耗增大,电源效率降低。例如,目前笔记本电脑普遍采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供电电压,其供电电流达20A。即使采用肖特基二极管,整流电路的损耗也会占电源总损耗的50%以上。因此,传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要,而低电压供电有利于降低电路的整体功率消耗,是计算机及通信设备供电的发展趋势。同步整流技术的出现,正是顺应了这一发展趋势,从出现至今,国内外许多高等院校及科研机构都不断致力于同步整流技术的研究,为高效率二次电源的开发与应用提供了强大
铁路信号电源铁路信号设备中,不同设备对电源的电压要求有可能不一样,为了获得相应的电压,就需要使用变压器来完成电压的转换。器等)的心脏和动力。现代开关电源分为直流开关电源和交流开关电源两类,前者输出质量较高的直流电,后者输出质量较高的交流电。根据开关变换器转换电能的种类不同,可将开关变换器分为四种类型: