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1阐述 随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益紧密,而电子设备都必不可少可信的电源,因此直流开关电源开始充分发挥着更加最重要的起到,并陆续转入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、掌控设备电源等都已普遍地用于了直流开关电源。同时随着许多高新技术,还包括高频电源技术、硬电源技术、功率因数校正技术、实时整流技术、智能化技术、表面加装技术等技术的发展,开关电源技术在大大地创意,这为直流开关电源获取了普遍的发展空间。
但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和构建器件耐受性电、热冲击的能力较好,在用于过程中给用户带给相当大不便。为了维护开关电源自身和阻抗的安全性,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了短路维护、过电流维护、过电压维护以及软启动维护电路。2开关电源的原理及特点 2.1工作原理 直流开关电源由输出部分、功率切换部分、输入部分、掌控部分构成。
功率切换部分是开关电源的核心,它对非平稳直流展开高频斩杀波并已完成输入所必须的转换功能。它主要由电源三极管和高频变压器构成。
图1所画出有了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,电源管V,鼓舞信号,续流二极管Vp,储能电感和滤波电容C构成。实质上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器。
2.2特点 为了适应环境用户的市场需求,国内外各大开关电源制造商都致力于实时研发新型低智能化的元器件,尤其是通过提高二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上增大科技创新,以提升在高频率和较小磁通密度下取得低的磁性能,同时SMT技术的应用于使得开关电源获得了突飞猛进的进展,在电路板两面布置元器件,以保证开关电源的重、小、厚。因此直流开关电源的发展趋势是高频、低可信、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。 直流开关电源的缺点是不存在更为相当严重的电源阻碍,适应环境险恶环境和脑溢血故障的能力较强。
由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进设备国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、修理困难和耗资成本较高,3直流开关电源的维护 基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在险恶环境及脑溢血故障情况下安全可靠地工作,本文根据有所不同的情况设计了多种维护电路。 3.1过电流维护电路 在直流开关电源电路中,为了维护调整管在电路短路、电流减小时不被焚毁。其基本方法是,当输入电流多达某一值时,调整管正处于偏移偏置状态,从而累计,自动截断电路电流。
如图1右图,过电流维护电路由三极管BG2和压强电阻R4、R5构成。电路长时间工作时,通过R4与R5的压起到,使得BG2的基极电位比发射极电位低,发射结忍受偏移电压。于是BG2正处于累计状态(相等于开路),对稳压电路没影响。
当电路短路时,输入电压为零,BG2的发射极相等于短路,则BG2正处于饱和状态导通状态(相等于短路),从而使调整管BG1基极和发射极不似短路,而正处于累计状态,截断电路电流,从而超过维护目的。 3.2过电压维护电路 直流开关电源中电源稳压器的过电压维护还包括输出过电压维护和输入过电压维护。如果电源稳压器所用于的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过低,将造成电源稳压器无法长时间工作,甚至损毁内部器件,因此开关电源中有适当用于输出过电压维护电路。图3为用晶体管和继电器所构成的维护电路,在该电路中,当输出直流电源的电压低于稳压二极管的穿透电压值时,稳压管穿透,有电流流到电阻R,使晶体管T导通,继电器动作,经常紧接点插入,截断输出。
输出电源的极性维护电路可以跟输出过电压维护融合在一起,包含极性维护辨别与过电压维护电路。 3.3软启动维护电路 电源稳压电源的电路比较复杂,电源稳压器的输出末端一般接有小电感、大电容的输出滤波器。在开机瞬间,滤波电容器不会流到相当大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为长时间输出电流的数倍。
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这样大的浪涌电流不会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔融,并使输出保险丝熔断。另外,浪涌电流也不会伤害电容器,使之寿命延长,过早损毁。为此,开机时应当终端一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器电池。为了不使该限流电阻消耗过多的功率,以致影响电源稳压器的长时间工作,而在开机暂态过程完结后,用一个继电器自动短接它,使直流电源必要对电源稳压器供电,这种电路称之谓直流开关电源的软启动电路。
如图4(a)右图,在电源接上瞬间,输出电压经整流桥(D1~D4)和限流电阻R1对电容器C电池,容许浪涌电流。当电容器C电池到大约80%额定电压时,逆变器长时间工作。
经主变压器辅助绕组产生晶闸管的启动时信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R1,开关电源正处于长时间运营状态。为了提升延迟时间的准确性及避免继电器动作晃动波动,延后电路可使用图4(b)右图电路替代RC延后电路。 3.4短路维护电路 直流开关电源中电源稳压器的高集成化和轻量小体积,使其单位体积内的功率密度大大提高,因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的拒绝没适当提升,必定不会使电路性能变差,元器件过早过热。
因此在大功率直流开关电源中应当另设短路维护电路。 本文使用温度继电器来检测电源装置内部的温度,当电源装置内部产生短路时,温度继电器就动作,使整机监测电路正处于监测状态,构建对电源的短路维护。如图5(a)右图,在维护电路中将P型掌控栅冷晶闸管摆放在功率电源三极管附近,根据TT102的特性(由Rr值确认该器件的导通温度,Rr越大,导通温度就越较低),当功率管的管壳温度或者装置内部的温度多达允许值时,热晶闸管就导通,使发光二极管发光监测。倘若因应光电耦合器,就可使整机监测电路动作,维护开关电源。
该电路还可以设计成如图5(b)右图,用于功率晶体管的短路维护,晶体电源管的基极电流被N型掌控栅冷晶闸管TT201旁路,电源管累计,截断集电极电流,避免短路。4小结 文中主要辩论了直流开关电源内部器件的各种保护方式,并讲解了一些明确电路。对一个等价的直流开关电源来说,维护电路否完备并按预计设置工作,对电源装置的安全性和可靠性至关重要。因为开关电源的维护方案和电路结构具备多样性,所以对明确电源装置而言,不应自由选择合理的维护方案和电路结构。
在实际应用于中,一般来说搭配几种保护方式加以人组的方式包含完备的维护系统,保证直流开关电源的长时间工作。
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