电源适配器磁放大器后级调节器

 新闻资讯     |      2019-05-22 15:16
电源适配器磁放大器后级调节器
电源适配器磁放大器在应用中已经成为一个专业术语,但是准确地说,它在电源适配器电路中的作用相当于饱和电抗器(即磁性开关)。事实上,电源适配器磁放大器主要控制主功率绕组的交流电流,而用于控制的各辅绕组上只流过很小的电流。在半导体元件应用之前,电源适配器磁放大器有着广泛的应用,只是本文中不对此进行探讨。
 
在前面章节中讨论了电源适配器多输出推挽和正激变换器。两种电源适配器拓扑中反馈电路都是接到主输出(一般是最大电流输出或5V电压输出)的。当电网电压或者负载变化时,反馈电路保持主输出电压的恒定。
在功率变压器上增加绕组可以得到不同的辅输出,辅输出电压大小与其绕组的匝数成正比。这些辅输出开环工作,其导通时间受主输出反馈环控制这样主输出电压恒定,但是辅输出绕组的导通时间与辅输出电流和电压无关。
 
当线电压变化时,辅输出和主输出都能自动调整,但辅输出对主输出负载变化或辅输出本身负载变化,都不能很好地调整。由主输出负载的变化引起辅输出电压改变的现象称为交叉影响。当主输出电流变化最大时,辅输出的电压变化可能高达±8%。
如果电源适配器主输出和辅输出的输出电感都工作在连续模式下,则由辅输出负载改变引起的辅输出电压波动可以不考虑。如果主输出或者任何一个辅输出电感工作在不连续模式下,则该电源适配器辅输出的波动可能达到50%。
提示:如果采用耦合输出线圈(绕在同一磁心上的多路副边绕组之一),电路可以得到更好的交叉调节,并使得电流变化范围更宽。
如果电源适配器输出电感值选得很大,就会使输出电感工作在连续模式下,但是过大的输出电感,会在负载突变时使输出电压有较严重的瞬态过程。
处于开环状态的辅输出电压不能精确控制,其误差只能控制到额定值的百分之几。
输出电压设定精度由磁心上单匝线圈的电压伏数确定。由于初级绕组和次级绕组的匝数都只能是整数,所以输出电压只能粗调。由法拉第定律可知,每伏数与开关频率成正比,所以频率越高,辅输出电压精确程度越低。
 
这种只有主输出能对网压和负载变化进行自动调节,而辅输出对于主输出或自身负载变化的稳压性能不理想的多输出变换器拓扑已经不再广泛使用了。
通常,主输出(一般为5V)向主逻辑电路供电,这些逻辑电路的供电电源要求不受网压和负载的影响。辅输出一般向磁碟机及磁带机中的电动机供电,这类负载性能不受供电电压波动影响,一般偏离1~2V都没问题。例如电动机,电压的轻微波动只对它的加速时间有轻微影响。各种线性电路,供电电压的变化只对其内部有轻微影响。
 
但仍有一些应用场合要求辅输出必须很精确而且稳压性能要好,对于网压和负载的变化其调整精度应在1%之内。目前,当需要精确稳定的辅输出时,一般采用多加一级稳压电路的方法对辅输出再次稳压。当输出电流小于1.5A时采用线性稳压器,当输出电流大于1.5A时采用Buck电路。
这些方案的优缺点后面将会介绍。一种更好的解决方案是磁放大后级调节技术,它的原理很简单。它采用现有技术及先进磁性材料和简单电路。它的应用在7年前异军突起,并迅速被整个工业界采用。
 
线性调整器和Buck后级调整器
电流小于1.5A时最好使用线性调整器作为后级调整输出。1.5A的输出限制是因为考虑了成本和损耗。
TO220是市场上可买到的输出电流小于1.5A的线性调整器,价格大约为50美分。工作时除了一个小滤波电容外不再需要其他外部器件。通常这类芯片需要2V(最坏的情况下该值为3v)的输人/输出电压差或称为压差裕量。因此,当输出电流为1.0A,电压差为3V时,器件内部消耗的功率为3.0W。
T066和TO3是能承受更高电流的线性调整器,但是过高的结温需要散热器,同时过大的内部损耗会导致电源整体效率下降,通常它们不用于电流高于1.0A的场合。
电源适配器具有0.5V和1.0V输人/输出电压差的线性调整器也已经研制成功,不过电源适配器价格是相当高的。
当电流大于1.5A或3.0A时,一般使用Buek调节电路作为后级调节器,变压器次级电压通常比设定输出值高4V,然后通过Bwk电路降压,得到要求的输出电压。
这种方法比线性整流器的效率要高很多,不过也要贵很多,而且使用的元件比线性整流器多,占用空间大。另外,电源适配器Buck电路的开关管工作频率不同于主开关管频率,也带来RF问题并可能与主开关管频率发生互扰问题。    
    

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