FC2磁放大器
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磁放大器能使開關(guān)電源得到精確的控制,從而提高了其穩(wěn)定性.磁放大器磁芯可以用坡莫合金,鐵氧體或非晶,納米晶(又稱超微晶)材料制作.非晶、納米晶軟磁材料因具有高磁導(dǎo)率,高矩形比和理想的高溫穩(wěn)定性,將其應(yīng)用于磁放大器中,能提供的輸出調(diào)節(jié)精確性,并能取得更高的工作效率,因而倍受青睞.非晶、納米晶磁芯除上述特點(diǎn)外還具備以下優(yōu)點(diǎn): 1)飽和磁導(dǎo)率低; 2)矯頑力低; 3)復(fù)原電流小; 4)磁芯損耗少; 磁放大輸出穩(wěn)壓器沒有采用晶閘管或半導(dǎo)體功率開關(guān)管等調(diào)壓器件,而是在整流管輸出端串聯(lián)了一個(gè)可飽和扼流圈(如圖6所示),所以它的損耗小. 由圖6可知,磁放大穩(wěn)壓器的關(guān)鍵是可控飽和電感Lsr和復(fù)位電路.可控飽和電感是由具有矩形BH回線的磁芯及其上的繞組組成,該繞組兼起工作繞組和控制繞組的作用.復(fù)位(RESET)是指磁通到達(dá)飽和后的去磁過程,使磁通或磁密回到起始的工作點(diǎn),稱為磁通復(fù)位.由于磁放大穩(wěn)壓器所用的磁芯材料的特點(diǎn)(良好的矩形BH回線及高的磁導(dǎo)率),使得磁芯未飽和時(shí)的可控飽和電感對(duì)輸入脈沖呈現(xiàn)高阻抗,相當(dāng)于開路,磁芯飽和時(shí)可控飽和電感的阻抗接近于0,相當(dāng)于短路. 目前開關(guān)電源工作頻率已提到幾百kHz以上,磁放大器在開關(guān)電源中的廣泛應(yīng)用對(duì)軟磁材料提出了更高的要求.在如此高的頻率下,坡莫合金由于電阻率太低(約60μΩ·cm)導(dǎo)致渦流損耗太大,造成溫升高,效率降低,采用超薄帶和極薄帶雖能有所改善,但成本將大幅度上升;鐵氧體具有很高的電阻率(大于105μΩ·cm),但其Bs過低,居里點(diǎn)也太低.由于工作環(huán)境惡劣,對(duì)材料的應(yīng)力敏感性、熱穩(wěn)定性等都有嚴(yán)格要求,上述材料是很難滿足要求的. 圖6 磁放大輸出穩(wěn)壓電路 圖7 輔路帶磁放大器的典型應(yīng)用電路 圖8 *利用磁放大器的穩(wěn)壓電路 非晶合金的出現(xiàn)大大豐富了軟磁材料.其中的鈷基非晶合金具有中等的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,超微合金具有較高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度,它們都具有極低的飽和磁致伸縮系數(shù)和磁晶各向異性.鈷基非晶和超微晶在保持高方形比的同時(shí)可以具有很低的高頻損耗,用于高頻磁放大器中,可大大提高電源效率,大幅度減小重量、體積,是理想的高頻磁放大器鐵芯材料. 3 高頻磁放大輸出穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路 圖7所示的多路輸出電源,其主路為閉環(huán)反饋PWM控制方式,輔路為磁放大式穩(wěn)壓電源.由于輔路磁放大輸入電壓波形受控于變壓器主、輔繞組比,以及主路的工作狀態(tài)(主路輸出電壓的高低和主路負(fù)載的高低等),所以輔路的交叉負(fù)載調(diào)整率仍然不能夠達(dá)到理想的狀態(tài). 圖8所示是一種*利用磁放大器穩(wěn)壓技術(shù)設(shè)計(jì)的多路輸出穩(wěn)壓電源.此電源前級(jí)為雙變壓器自激功率變換電路,后級(jí)多路輸出均為磁放大器穩(wěn)壓電路.并且各路之間無關(guān),前后級(jí)之間無反饋,無脈寬調(diào)制器(PWM). 此電路的優(yōu)點(diǎn)如下: 1)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用元器件數(shù)量少,除了兩只功率管以外,其它元器件均是*性或半*性的,可靠性*,制作也很方便; 2)電路中沒有隔離反饋放大器,因此調(diào)整極其容易,而且一旦調(diào)整好后就無須維護(hù),前級(jí)變換功率取決于后級(jí)總輸出功率; 3)各路的輸出特性相互獨(dú)立,獨(dú)自調(diào)整穩(wěn)壓,無主、輔路之分,所以,各輸出電路的負(fù)載調(diào)整率的交叉負(fù)載調(diào)整率都非常理想,小于05%; 4)磁放大器在功率開通瞬間,處于“開路”狀態(tài),功率管在此刻的導(dǎo)通電流趨近于零,因而,損耗減到了zui低限度,這有利于變換器的高頻化和高效率; 5)由于前級(jí)功率變換器為不調(diào)寬的純正方波,以及后級(jí)接了磁放大器,這樣可以大幅度地降低輸出紋波的峰-峰值,普通PWM型電源的輸出紋波大約為輸出電壓標(biāo)稱值的1%左右,而采取帶磁放大器的整流電路,紋波的峰-峰值可比較容易地降低到0.1%左右. 上述磁放大型穩(wěn)壓電源的綜合電特性都是其它PWM隔離負(fù)反饋多路電源所無法比似的.尤其對(duì)多路電源實(shí)際應(yīng)用來講,可以對(duì)電源內(nèi)部特性和電子系統(tǒng)的負(fù)載特性不予考慮,拿來就能使用,用上就無問題.但是,現(xiàn)代磁放大型穩(wěn)壓電源還存在如下一些問題,有待解決. 1)電路形式需進(jìn)一步完善(尤其是電源前級(jí)功率變換電路),應(yīng)加入過、欠壓保護(hù),過流、短路保護(hù),電源使能端. 2)進(jìn)一步提高工作頻率,以便減小體積. 3)進(jìn)一步提高效率,減小磁損.
