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电源适配器的基本构成及分类【电源干货】

文章来源: 振欢电子 人气:687 发表时间:2021-01-12 10:25:33

电源适配器的基本构成

电源适配器的基本构成如图所示。图中,UI为市电整流滤波后的直流电压,UO为转换后的直流输出电压DC-DC转换器用于功率转换,是电源适配器的核心部分,此外还有启动、过流和(或)过压保护、噪声滤波器等组成部分。


反馈回路检测输出电压并与基准电压比较,通过误差放大器放大,经脉冲宽调制电路和驱动器控制半导体的通、断时间比,从而调整输出电压或电流的大小。


  DC/DC变换器有多种电路形式,常用的有工作波形为方波的PWM变换器以及工作波形为准正弦波的谐振型变换器。

  对于串联线性稳压电源,输出对输入的瞬态响应特性主要由调整管的频率特性决定。但为准正弦波的谐振型变换器对于开关型稳压电源,输入的瞬态变化比较多地表现在输出端。提高开关频率的同时,由于反馈放大器的频率特性得到改善,电源适配器的瞬态响应问题也能得到改善。负载变化瞬态响应主要由输出端LC滤波器特性决定,所以可以利用提高开关频率、降低输出滤波器LC乘积的方法来改善瞬态响应特性。

电源适配器的分类

电源适配器可分为AC/DC和DC/DC两大类。作为二次电源的DC/DC变换器现已实现模块化,且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化,并已得到用户的认可。但一次电源AC/DC,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到了较为复杂的技术问题和工艺制造问题。以下分别对两类电源适配器的结构和特性加以阐述。

1.自激式

自激式电源适配器利用调整管、开关变压器辅助绕组构成正反馈环路,实现自激振荡,稳定电压输出。由于自激式电源适配器的调整管兼作振荡管,因此无须专设振荡器。其脉冲信号是自激振荡形成的,是一种非固定频率的脉冲信号,随输入电压和负载变化而变化。在轻载时频率较高,在重载时频率较低,而在空载时会出现间歇振荡。

自激式电源适配器本身具有一定的自保护功能,一旦负载过重,必然破坏反馈条件而停止振荡,从而保护了电源适配器。由于其电流峰值高、纹波电流大,特别是在高功率、大电流工作时稳定性差,因此多用于60W以下的小功率场合。


2.他激式

他激式电源适配器电路的调整管不参与激励脉冲的振荡过程,有专设的振荡器产生脉冲控制调整管。例如,常用的集成电路UC3842、NCP1200、TL494等集成控制器能输出占空比可调的PWM脉冲。如今,许多集成控制器能根据输出功率的轻重自动升降开关频率,以便在不同负载状况下,均能保持优良的电源转换效率。

由于集成控制器把保护电路、控制电路、振荡电路和反馈信号检测电路集成于同一芯片上,使其抗干扰性能好,电路简洁、功能强大,能够完成振荡、稳压、过流、过压和欠压等保护功能,是分立式电源适配器所无法比拟的,因此近年来应用越来越广泛。

 

3.DC/DC类电源适配器

DC/DC类电源适配器是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波器。斩L.DCDC类电源适配器波器的工作方式有两种:一是脉宽调制方式T不变,改变频率调制方式t(通用);二是频率调制方式t不变而改变T(易产生干扰)。其具体的电路有以下几类

①Buck电路—降压斩波器,其输出平均电压Uo小于输入电压UD,极性入出相同;

②Boost电路—升压斩波器,其输出平均电压Uo大于输入电压UD,极性入出相同;

③Buck- Boost电路下降压或升压斩波器,其输出平均电压Uo大于或小于输入电压

④Cuk电路—降压或升压斩波器,其输出平均电压Uo大于或小于输入电压UD,极性极性入出相反,电感传输。

  当今软开关技术使得DC/DC变换器发生了质的飞跃。美国VICOR电源适配器公司设计入出相反,电容传输制造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的功率密度为6.2W/cm3、10W/cm3、17W/cm3,效率为80%~90%。日本Nemic Lambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频电源适配器模块RM系列,其开关频率为200~300kHz,功率密度已达到27W/cm3,采用同步整流器( mos-fet代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%


4.电源适配器AC/DC变换器

  AC/DC变换器是将交流变换为直流,其功率电流流向可以是双向的。功率电流流向负载的变换称为“整流”,功率电流由负载传输回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,必须经整流、滤波,相对来说体积较大的滤波电解电容器是必不可少的。同时,因遇到安全问题,如UL、CCEE等标准及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流输入则必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制了AC/DC电源的体积进一步小型化。另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题的难度加大,也就对内部高密度安装电路的设计提出了很高的要求。由于同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作损耗增大,限制了AC/DC变换器模块化的进程。因


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