开关型稳压电路

电力科学术语

调整管(功率管)以开关方式工作的稳压电路。与线性稳压电路(见串联稳压电路)相比，它的功率转换效率可大于90%，动态稳压性能好，可省去工频变压器，除体积、质量大大减小外，在电网电压大范围变化下仍能调节输出电压使其稳定。

发展过程

开关稳压电路是20世纪60年代发展起来的，控制电路主要采用脉冲宽度调制(pulsewidth modulation，简称PWM)和脉冲频率调制(pulsefrequancy modulation，简称PFM)两种方式，属硬开关技术。70年代后相继开发出软开关技术。70年代后期，由于大规模集成技术日趋完善，从而陆续开发出开关稳压电路专用的集成控制器，单片集成开关稳压电源模块。用它们组成的开关稳压电路成本低，性能优良可靠，使用方便，因而获得广泛的应用。

(1)脉冲频率调制：保持控制脉冲的宽度不变，改变脉冲频率(即周期)以调节输出电压Uo使其稳定。当负载电流增大或电网电压降低，而使Uo下降时，通过控制电路使脉冲频率增加，就可以使Uo上升到原来稳定值，反之相同。

(2)脉冲宽度调制：控制脉冲的周期保持不变，改变脉冲占空比来调节输出电压Uo使其稳定。当负载电流增大或电网电压降低，而使Uo下降时，通过控制电路使脉冲宽度增加，就可以使Uo上升到原来稳定值，反之相同。由于这种方法控制脉冲的周期不变，滤波器电路容易设计，基本上都采用这种方法。

(3)硬开关技术：即强迫功率开关管在其电压不为零时开通，电流不为零时关断。在开关过程中，电压、电流变化有一个交叠过程，会产生开关损耗。开关频率越高，开关损耗就越大。提高开关频率，可使开关稳压电源的变压器、电感等的体积、质量大为减小，从而提高开关稳压电源的功率密度(单位体积输出功率)，还可以降低可闻噪声和改善动态响应。

(4)软开关技术：为了减小体积、质量和开关损耗，自70年代以来，不断研究开发高频软开关技术。“软开关”是指零电压开关(Zero-voltage-switching，简称ZVS)或零电流开关(Zero-current-switching，简称ZCS)。它是应用谐振原理，使开关稳压电路中功率开关管的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化，当电流过零时，使功率开关管关断，或电压为零时，使功率开关管开通，从而使开关损耗为零。

实现软开关有两种方法。一种是利用单端、半桥或全桥变换器中的寄生电感和寄生电容(如变压器漏感、功率开关管和整流管的结电容)或主电路负载中的电感和电容产生谐振，使功率开关管的电流或电压按准正弦规律变化，从而实现ZCS或ZVS。谐振参数可以超过两个，这时就称为多谐振变换器(MRC)。用准谐振或多谐振技术的开关稳压电路，开关频率可达1～10MHz，功率密度可达80W/in(硬开关的开关变换器受频率限制，功率密度最高为0.5～3W/in)。但软开关条件与电网电压、负载电流的变化有关，在轻载下有可能失去实现软开关的条件。另一种方法是附加一个谐振网络辅助电路，以创造软开关条件，其中有谐振电感、电容和辅助功率开关管。

分类

开关稳压电路按输入电源和输出电源的类型可分为AC-DC-AC-DC型开关稳压电路和DC-DC型开关稳压电路。按激励方式可分为自励式和他励式。

自励式稳压电路

出现最早，包括单管式和推挽式两种，一般用于小功率开关稳压电源。特点是电路简单，价低，但开关频率变化大，输出纹波大。

他励式稳压电路

由一个方波发生器来推动功率开关电路。特点是可做到开关频率恒定，输出纹波较小。

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