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傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流; (2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。從公式2可以看出,減小開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的回路面積會(huì)有效降低電磁干擾水平。
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盡管本文所討論的原理適用于廣泛的電源設(shè)計(jì),但我們?cè)诖酥魂P(guān)注直流到直流的轉(zhuǎn)換器,因?yàn)樗膽?yīng)用相當(dāng)廣泛,幾乎每一位硬件工程師都會(huì)接觸到與它相關(guān)的工作,說(shuō)不定什么時(shí)候就必須設(shè)計(jì)一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器。本文中我們將考慮與低電磁干擾設(shè)計(jì)相關(guān)的兩種常見(jiàn)的折中方案;熱性能、電磁干擾以及與PCB布局和電磁干擾相關(guān)的方案尺寸等。反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源與一般串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別是,這種反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓是負(fù)電壓,正好與一般串聯(lián)式開(kāi)關(guān)電源輸出的正電壓極性相反。文中我們將使用一個(gè)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換器做例子
軟開(kāi)關(guān)DC/DC轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)管,在開(kāi)通或關(guān)斷過(guò)程中,或是加于 其上的電壓為零,即零電壓開(kāi)關(guān)(Zero-Voltage-Switching,ZVS),或是通過(guò)開(kāi)關(guān)管的電流為零,即零電流開(kāi)關(guān)(Zero-Current·Switching,ZCS)。這種軟開(kāi)關(guān)方式可以顯著地減小開(kāi)關(guān)損耗,以及開(kāi)關(guān)過(guò)程中激起的振蕩,使開(kāi)關(guān)頻率可以大幅度提高,為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造 了條件。功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)是應(yīng)用較多的開(kāi)關(guān)器件,它有較高的開(kāi)關(guān)速度,但同時(shí)也有較大的寄生電容。它關(guān)斷時(shí),在外電壓的作用下, 其寄生電容充滿電,如果在其開(kāi)通前不將這一部分電荷放掉,則將消耗于器件內(nèi)部,這就是容性開(kāi)通損耗。為了減小或消除這種損耗,功率場(chǎng) 效應(yīng)管宜采用零電壓開(kāi)通方式(ZVS)。輸入邊調(diào)節(jié)只能上調(diào)輸出電壓,此時(shí)將電位器的其中一端與中心相接,另一端接輸入端的地。
人們?cè)陂_(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開(kāi)發(fā)相關(guān)電力電子器件,320W單組開(kāi)關(guān)電源邊開(kāi)發(fā)開(kāi)關(guān)變頻技術(shù),兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開(kāi)關(guān)電源每年以超過(guò)兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類。微型低功率開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源正在走向大眾化,微型化。開(kāi)關(guān)電源將逐步取代變壓器在生活中的所有應(yīng)用,低功率微型開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用要首先體現(xiàn)在,數(shù)顯表、智能電表、手機(jī)充電器等方面?,F(xiàn)階段國(guó)家在大力推廣智能電網(wǎng)建設(shè),對(duì)電能表的要求大幅提高,開(kāi)關(guān)電源將逐步取代變壓器在電能表上面的應(yīng)用。不過(guò)開(kāi)關(guān)電源比較復(fù)雜,內(nèi)部晶體管會(huì)頻繁切換,若切換電流尚加以處理,可能會(huì)產(chǎn)生噪聲及電磁干擾影響其他設(shè)備,而且若開(kāi)關(guān)電源沒(méi)有特別設(shè)計(jì),其電源功率因數(shù)可能不高。