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工业电气设计|开关式变压稳压器电路组成及其工作原理

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现阶段,开关电源逐渐取代空间技术、计算机、通信、雷达及家电中的电源。现在一般应用的串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。这种传统的串联稳压器、调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的,这种稳压器的缺点是承受过载和短路,由于调整管要损耗较大的功率,所以需要采用大功率调整管,并装有体积很大的散热器,能力差,效率低。而开关电源的调整管工作在开关状态,功率损耗小,稳压器的体积小,重量轻,调整管的功率损耗较小,散热器也随之减小。此外,开关频率工作在几十kHz,可以大大提高允许的环境温度。

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开关式交流稳压电源工作原理描述:由三角波发生电路产生150 kHz的三角波,由低频正弦波产生电路产生50 Hz的正弦波。两个信号分别同时送到比较器的同相和反相输入端,在比较器的输出端将产生矩形波。将其送到高速电子开关中一个输入端,并经过一级反向器反向,送到高速电子开关的另外一个输入端。该矩形波的频率与150 kHz的三角波相同,该矩形波的脉冲宽度受50 Hz正弦波实时幅度的调制后,随50 Hz正弦波实时幅度而变化,即已调制矩形波。

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该电路的作用是使得进入高频开关变压器初级的矩形波脉冲拐角趋于圆滑,以降低高频谐波。高速电子开关的两个输出端由两个反向的输入矩形波驱动,从约311 V直流电源取得能量后,分别经过一级短时间常数的LC滤波电路连接到高频开关变压器的初级。高频开关变压器的初、次级还起到对市电隔离的作用,高频开关变压器的次级获得交变、拐角圆滑的矩形波电压,经过多级长时间常数的LC滤波电路,将150 kHz高频信号滤除,还原出50 Hz正弦波的调制信号。送到负载用于对负载供电。

互感器的主要作用是获得低谐波失真的标准正弦波,经由正弦波产生电路控制其幅值;键盘用于输入准备向负载提供的电压或电流值。电压和电流取样电路从负载上获取电压和电流信号,一方面用于通过微处理器处理后进行实时显示;另一方面用于通过微处理器处理后送D/A转换器变换为模拟量,经过光电隔离驱动电路来控制正弦波发生器的幅值,又经过比较器、反向器、高速电子开关、LC滤波、高频开关变压器、多级LC滤波等电路,从而控制负载上电压或电流的稳定。

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