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1誕生過(guò)程

20世紀(jì)60年代大量應(yīng)用的線(xiàn)性調(diào)節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源，由于它存在著以下諸多的缺點(diǎn)，如體積重量大，很難實(shí)現(xiàn)小型化、損耗大、效率低、輸出與輸入之間有公共端，不易實(shí)現(xiàn)隔離，只能降壓，不能升壓，很難在輸出大于的場(chǎng)合應(yīng)用等，已開(kāi)始被開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源所取代。

1964年，日本NEO雜志發(fā)表了兩篇具有指導(dǎo)性的文章：一篇為“用高頻技術(shù)使AC變DC電源小型化”；另一篇為“脈沖調(diào)制用 于電源小型化”。這兩篇文章指明了開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器式直流穩(wěn)壓電源小型化的研究方向，即一是高頻化，二是采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。經(jīng)過(guò)將近10 年的研究、開(kāi)發(fā)取得了良好的結(jié)果。

1973年，美國(guó)摩托羅拉公司發(fā)表了一篇題為“觸發(fā)起20kHz的革命”的文章，從此在世界范圍內(nèi)就掀起了高頻開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)發(fā)熱潮，并將DC/DC轉(zhuǎn)換器作為開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器用于開(kāi)關(guān)電源，使電源的功率密度由1～4 W/in3增加到40～50W/in3。首先被采用 的是Buck轉(zhuǎn)換器。

到20世紀(jì)80年代中期，Buck、Boost和Buck￣Boost轉(zhuǎn)換器也應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中。20世紀(jì)70年代中期，美國(guó)加州理工學(xué)院研制 出一種新型開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，稱(chēng)為Cuk轉(zhuǎn)換器（是以發(fā)明人S1obodan Cuk的姓來(lái)命名的）。Cuk轉(zhuǎn)換器與Buck-Boost轉(zhuǎn)換器互為對(duì)偶，也是一種升降壓 轉(zhuǎn)換器。20世紀(jì)80年代中期以后逐漸被應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中。

1976年，美國(guó)P。W，Clarke研制出一種有變壓器的“原邊電感式轉(zhuǎn)換器”（Primary Inductance Converter）簡(jiǎn)稱(chēng)PIC，獲得，并且也應(yīng)用到開(kāi)關(guān)電源中。

1977年，Bell實(shí)驗(yàn)室在PIC的基礎(chǔ)上，研制出有變壓器的“單端原邊電感式轉(zhuǎn)換器”（Single-Ended Primary Inductance Converter），簡(jiǎn)稱(chēng)（有變壓器的）SEPIC電路，這是一種新的DC/DC單端PWM開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，其對(duì)偶電路稱(chēng)為DualSEPIC，或Zeta轉(zhuǎn)換器。

到1989年，人們將SEPIC和Zeta也應(yīng)用到了開(kāi)關(guān)電源中，使開(kāi)關(guān)電源所采用的DC/DC轉(zhuǎn)換器，增加到6種 。到目前為止，通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的演化與級(jí)聯(lián)，開(kāi)關(guān)電源所采用的DC/DC轉(zhuǎn)換器已經(jīng)增加到了14種。用這14種DC/DC轉(zhuǎn)換器作為開(kāi)關(guān)電源的主要 組成部分，就可以設(shè)計(jì)出使用于不同場(chǎng)所、滿(mǎn)足于不同性能要求和用途的、高性能、高功率密度的各種功率的開(kāi)關(guān)電源。

2產(chǎn)品特點(diǎn)

1 本產(chǎn)品采用進(jìn)口元器件和*的全橋逆變換流技術(shù)精密加工而成，使整機(jī)的性能穩(wěn)定，質(zhì)量更加可靠。

2 整機(jī)具有過(guò)壓，過(guò)流，超溫，短路，缺相等自動(dòng)保護(hù)報(bào)警功能和軟啟動(dòng)功能。并可加裝時(shí)間控制和計(jì)算機(jī)接口。

3 直流輸出波形為高頻方波，紋波系數(shù)《1%，可提高鍍數(shù)，拒絕鈍化，增強(qiáng)鍍層表面的光澤度和鍍件暗角的鉆芯度。并可減少原材料的損耗，達(dá)到電鍍行業(yè)的各種特殊要求。

4 高頻開(kāi)關(guān)電源采用風(fēng)冷式設(shè)計(jì)，安裝方便。并配有遠(yuǎn)控裝置，操作簡(jiǎn)單?？梢詭ж?fù)載開(kāi)關(guān)機(jī)，減少調(diào)節(jié)的繁瑣程序。

5 體積小、重量輕，整機(jī)運(yùn)用了的防腐工藝制作，增強(qiáng)了產(chǎn)品的防腐蝕能力，延長(zhǎng)了使用壽命。

6 ，節(jié)能，工作效率達(dá)到90%以上，任意電壓電流比始終成線(xiàn)性匹配。省去了傳統(tǒng)整流器的調(diào)壓器和主變的損耗，節(jié)能在35%以上，大大的減輕了電鍍成本，實(shí)為表面處理行業(yè)理智的選擇。

3分類(lèi)

開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)有多種：

（1）按驅(qū)動(dòng)方式分，有自勵(lì)式和他勵(lì)式。

（2）按DC/DC變換器的工作方式分：①單端正勵(lì)式和反勵(lì)式、推挽式、半橋式、全橋式等;②降壓型、升壓型和升降壓型等。

（3）按電路組成分，有諧振型和非諧振型。

（4）按控制方式分：①脈沖寬度調(diào)制（PWM）式;②脈沖頻率調(diào)制（PFM）式;③PWM與PFM混合式。

（5）按電源是否隔離和反饋控制信號(hào)耦合方式分，有隔離式、非隔離式和變壓器耦合式、光電耦合式等。

以上這些方式的組合可構(gòu)成多種方式的開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。因此設(shè)計(jì)者需根據(jù)各種方式的特征進(jìn)行有效地組合，制作出滿(mǎn)足需要的高質(zhì)量開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。

4電源原理

主電路

從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過(guò)程，包括：

1、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過(guò)濾掉，同時(shí)也防止本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。

2、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，以供下一級(jí)變換。

3、逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開(kāi)關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。

4、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。

控制電路

一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測(cè)試電路提供的資料，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對(duì)整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。

檢測(cè)電路

除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表資料。

輔助電源

提供所有單一電路的不同要求電源。

5穩(wěn)壓原理

開(kāi)關(guān)控制穩(wěn)壓原理

開(kāi)關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開(kāi)，在開(kāi)關(guān)K接通時(shí)，輸入電源E通過(guò)開(kāi)關(guān)K和濾波電路提供給負(fù)載RL，在整個(gè)開(kāi)關(guān)接通期間，電源E向負(fù)載提供能量；當(dāng)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)時(shí)，輸入電源E便中斷了能量的提供?？梢?jiàn)，輸入電源向負(fù)載提供能量是斷續(xù)的，為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲(chǔ)能裝置，在開(kāi)關(guān)接通時(shí)將一部份能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，向負(fù)載釋放。圖中，由電感L、電容C2和二極管D組成的電路，就具有這種功能。電感L用以?xún)?chǔ)存能量，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，儲(chǔ)存在電感L中的能量通過(guò)二極管D釋放給負(fù)載，使負(fù)載得到連續(xù)而穩(wěn)定的能量，因二極管D使負(fù)載電流連續(xù)不斷，所以稱(chēng)為續(xù)流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示：

EAB=TON/T*E

式中TON為開(kāi)關(guān)每次接通的時(shí)間，T為開(kāi)關(guān)通斷的工作周期（即開(kāi)關(guān)接通時(shí)間TON和關(guān)斷時(shí)間TOFF之和）。

由式可知，改變開(kāi)關(guān)接通時(shí)間和工作周期的比例，AB間電壓的平均值也隨之改變，因此，隨著負(fù)載及輸入電源電壓的變化自動(dòng)調(diào)整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。改變接通時(shí)間TON和工作周期比例亦即改變脈沖的占空比，這種方法稱(chēng)為“時(shí)間比率控制”（Time Ratio Control,縮寫(xiě)為T(mén)RC）。

6控制方式

按TRC控制原理，有三種方式：

一、脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation,縮寫(xiě)為PWM）

開(kāi)關(guān)周期恒定，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變占空比的方式。

二、脈沖頻率調(diào)制（Pulse Frequency Modulation,縮寫(xiě)為PFM）

導(dǎo)通脈沖寬度恒定，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)工作頻率來(lái)改變占空比的方式。

三、混合調(diào)制

導(dǎo)通脈沖寬度和開(kāi)關(guān)工作頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它是以上二種方式的混合。

高頻開(kāi)關(guān)電源不需要大幅度提高開(kāi)關(guān)速度就可以在理論上把開(kāi)關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小。

7主要功能

（1）通過(guò)MODEM和電話(huà)網(wǎng)與監(jiān)控中心通信，從通信口讀取高頻開(kāi)關(guān)電源的信息；

（2）測(cè)量模塊的輸出電流和電壓、直流母線(xiàn)電流和電壓、電源的輸出電流和電壓、電池充放電電流和電壓等；

（3）控制電源的輸出電流和穩(wěn)流，控制電源的開(kāi)關(guān)機(jī)等；

（4）控制高頻開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池浮充、均充方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；

（5）控制硅鏈的自動(dòng)或手動(dòng)投切，保證控制母線(xiàn)的穩(wěn)壓精度，進(jìn)而保證微機(jī)和晶體管保護(hù)用電的可靠性，防止造成保護(hù)誤動(dòng)；

（6）調(diào)節(jié)充電限流值和總輸出電流穩(wěn)流值；

（7）具有本地和遠(yuǎn)程控制方式，采用密碼允許或禁止方式操作，以增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。