開關型穩(wěn)壓電路的發(fā)展及分類

調(diào)整管(功率管)以開關方式工作的穩(wěn)壓電路。與線性穩(wěn)壓電路(見串聯(lián)穩(wěn)壓電路)相比，它的功率轉換效率可大于90%，動態(tài)穩(wěn)壓性能好，可省去工頻變壓器，除體積、質(zhì)量大大減小外，在電網(wǎng)電壓大范圍變化下仍能調(diào)節(jié)輸出電壓使其穩(wěn)定。

開關穩(wěn)壓電路是20世紀60年代發(fā)展起來的，控制電路主要采用脈沖寬度調(diào)制(pulsewidth modulation，簡稱PWM)和脈沖頻率調(diào)制(pulsefrequancy modulation，簡稱PFM)兩種方式，屬硬開關技術。70年代后相繼開發(fā)出軟開關技術。70年代后期，由于大規(guī)模集成技術日趨完善，從而陸續(xù)開發(fā)出開關穩(wěn)壓電路專用的集成控制器，單片集成開關穩(wěn)壓電源模塊。用它們組成的開關穩(wěn)壓電路成本低，性能優(yōu)良可靠，使用方便，因而獲得廣泛的應用。

(1)脈沖頻率調(diào)制：保持控制脈沖的寬度不變，改變脈沖頻率(即周期)以調(diào)節(jié)輸出電壓Uo使其穩(wěn)定。當負載電流增大或電網(wǎng)電壓降低，而使Uo下降時，通過控制電路使脈沖頻率增加，就可以使Uo上升到原來穩(wěn)定值，反之相同。

(2)脈沖寬度調(diào)制：控制脈沖的周期保持不變，改變脈沖占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓Uo使其穩(wěn)定。當負載電流增大或電網(wǎng)電壓降低，而使Uo下降時，通過控制電路使脈沖寬度增加，就可以使Uo上升到原來穩(wěn)定值，反之相同。由于這種方法控制脈沖的周期不變，濾波器電路容易設計，基本上都采用這種方法。

(3)硬開關技術：即強迫功率開關管在其電壓不為零時開通，電流不為零時關斷。在開關過程中，電壓、電流變化有一個交疊過程，會產(chǎn)生開關損耗。開關頻率越高，開關損耗就越大。提高開關頻率，可使開關穩(wěn)壓電源的變壓器、電感等的體積、質(zhì)量大為減小，從而提高開關穩(wěn)壓電源的功率密度(單位體積輸出功率)，還可以降低可聞噪聲和改善動態(tài)響應。(4)軟開關技術：為了減小體積、質(zhì)量和開關損耗，自70年代以來，不斷研究開發(fā)高頻軟開關技術?！败涢_關”是指零電壓開關(Zero-voltage-switching，簡稱ZVS)或零電流開關(Zero-current-switching，簡稱ZCS)。它是應用諧振原理，使開關穩(wěn)壓電路中功率開關管的電流(或電壓)按正弦或準正弦規(guī)律變化，當電流過零時，使功率開關管關斷，或電壓為零時，使功率開關管開通，從而使開關損耗為零。實現(xiàn)軟開關有兩種方法。一種是利用單端、半橋或全橋變換器中的寄生電感和寄生電容(如變壓器漏感、功率開關管和整流管的結電容)或主電路負載中的電感和電容產(chǎn)生諧振，使功率開關管的電流或電壓按準正弦規(guī)律變化，從而實現(xiàn)ZCS或ZVS。諧振參數(shù)可以超過兩個，這時就稱為多諧振變換器(MRC)。用準諧振或多諧振技術的開關穩(wěn)壓電路，開關頻率可達1～10MHz，功率密度可達80W/in(硬開關的開關變換器受頻率限制，功率密度最高為0.5～3W/in)。但軟開關條件與電網(wǎng)電壓、負載電流的變化有關，在輕載下有可能失去實現(xiàn)軟開關的條件。另一種方法是附加一個諧振網(wǎng)絡輔助電路，以創(chuàng)造軟開關條件，其中有諧振電感、電容和輔助功率開關管。

開關穩(wěn)壓電路按輸入電源和輸出電源的類型可分為AC-DC-AC-DC型開關穩(wěn)壓電路和DC-DC型開關穩(wěn)壓電路。按激勵方式可分為自勵式和他勵式。

出現(xiàn)最早，包括單管式和推挽式兩種，一般用于小功率開關穩(wěn)壓電源。特點是電路簡單，價低，但開關頻率變化大，輸出紋波大。