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磁放大器能使開關電源得到精確的控製,從而提高了其穩定性。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)材料製作。非晶、納na米mi晶jing軟ruan磁ci材cai料liao因yin具ju有you高gao磁ci導dao率lv,高gao矩ju形xing比bi和he理li想xiang的de高gao溫wen穩wen定ding性xing,將jiang其qi應ying用yong於yu磁ci放fang大da器qi中zhong,能neng提ti供gong無wu與yu倫lun比bi的de輸shu出chu調tiao節jie精jing確que性xing,並bing能neng取qu得de更geng高gao的de工gong作zuo效xiao率lv,因yin而er倍bei受shou青qing睞lai。非fei晶jing、納米晶磁芯除上述特點外還具備以下優點: 1)飽和磁導率低; 2)矯頑力低; 3)複原電流小; 4)磁芯損耗少; 磁放大輸出穩壓器沒有采用晶閘管或半導體功率開關管等調壓器件,而是在整流管輸出端串聯了一個可飽和扼流圈(如圖6所示),所以它的損耗小。 由圖6可知,磁放大穩壓器的關鍵是可控飽和電感Lsr和複位電路。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製繞組的作用。複位(RESET)是指磁通到達飽和後的去磁過程,使磁通或磁密回到起始的工作點,稱為磁通複位。由於磁放大穩壓器所用的磁芯材料的特點(良好的矩形BH回線及高的磁導率),使得磁芯未飽和時的可控飽和電感對輸入脈衝呈現高阻抗,相當於開路,磁芯飽和時可控飽和電感的阻抗接近於0,相當於短路。 目前開關電源工作頻率已提到幾百kHz以上,磁放大器在開關電源中的廣泛應用對軟磁材料提出了更高的要求。在如此高的頻率下,坡莫合金由於電阻率太低(約60μΩ·cm)導致渦流損耗太大,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(大於105μΩ·cm),但其Bs過低,居裏點也太低。由於工作環境惡劣,對材料的應力敏感性、熱穩定性等都有嚴格要求,上述材料是很難滿足要求的。 圖6 磁放大輸出穩壓電路 圖7 輔路帶磁放大器的典型應用電路 圖8 完全利用磁放大器的穩壓電路 非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)的(de)出(chu)現(xian)大(da)大(da)豐(feng)富(fu)了(le)軟(ruan)磁(ci)材(cai)料(liao)。其(qi)中(zhong)的(de)鈷(gu)基(ji)非(fei)晶(jing)合(he)金(jin)具(ju)有(you)中(zhong)等(deng)的(de)飽(bao)和(he)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度(du),超(chao)微(wei)合(he)金(jin)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)飽(bao)和(he)磁(ci)感(gan)應(ying)強(qiang)度(du),它(ta)們(men)都(dou)具(ju)有(you)極(ji)低(di)的(de)飽(bao)和(he)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)係(xi)數(shu)和(he)磁(ci)晶(jing)各(ge)向(xiang)異(yi)性(xing)。鈷(gu)基(ji)非(fei)晶(jing)和(he)超(chao)微(wei)晶(jing)在(zai)保(bao)持(chi)高(gao)方(fang)形(xing)比(bi)的(de)同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)具(ju)有(you)很(hen)低(di)的(de)高(gao)頻(pin)損(sun)耗(hao),用(yong)於(yu)高(gao)頻(pin)磁(ci)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong),可(ke)大(da)大(da)提(ti)高(gao)電(dian)源(yuan)效(xiao)率(lv),大(da)幅(fu)度(du)減(jian)小(xiao)重(zhong)量(liang)、體積,是理想的高頻磁放大器鐵芯材料。 3 高頻磁放大輸出穩壓器典型應用電路 圖7所示的多路輸出電源,其主路為閉環反饋PWM控製方式,輔路為磁放大式穩壓電源。由於輔路磁放大輸入電壓波形受控於變壓器主、輔繞組比,以及主路的工作狀態(主路輸出電壓的高低和主路負載的高低等),所以輔路的交叉負載調整率仍然不能夠達到理想的狀態。 圖8suoshishiyizhongwanquanliyongcifangdaqiwenyajishushejideduolushuchuwenyadianyuan。cidianyuanqianjiweishuangbianyaqizijigonglvbianhuandianlu,houjiduolushuchujunweicifangdaqiwenyadianlu。bingqiegeluzhijianwuguan,qianhoujizhijianwufankui,wumaikuantiaozhiqi(PWM)。 此電路的優點如下: 1)電路結構簡單,使用元器件數量少,除了兩隻功率管以外,其它元器件均是永久性或半永久性的,可靠性極高,製作也很方便; 2)電路中沒有隔離反饋放大器,因此調整極其容易,而且一旦調整好後就無須維護,前級變換功率取決於後級總輸出功率; 3)各路的輸出特性相互獨立,獨自調整穩壓,無主、輔路之分,所以,各輸出電路的負載調整率的交叉負載調整率都非常理想,小於05%; 4)磁放大器在功率開通瞬間,處於“開路”狀態,功率管在此刻的導通電流趨近於零,因而,損耗減到了最低限度,這有利於變換器的高頻化和高效率; 5)由於前級功率變換器為不調寬的純正方波,以及後級接了磁放大器,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。 上述磁放大型穩壓電源的綜合電特性都是其它PWM隔(ge)離(li)負(fu)反(fan)饋(kui)多(duo)路(lu)電(dian)源(yuan)所(suo)無(wu)法(fa)比(bi)似(si)的(de)。尤(you)其(qi)對(dui)多(duo)路(lu)電(dian)源(yuan)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)來(lai)講(jiang),可(ke)以(yi)對(dui)電(dian)源(yuan)內(nei)部(bu)特(te)性(xing)和(he)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)的(de)負(fu)載(zai)特(te)性(xing)不(bu)予(yu)考(kao)慮(lv),拿(na)來(lai)就(jiu)能(neng)使(shi)用(yong),用(yong)上(shang)就(jiu)無(wu)問(wen)題(ti)。但(dan)是(shi),現(xian)代(dai)磁(ci)放(fang)大(da)型(xing)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)還(hai)存(cun)在(zai)如(ru)下(xia)一(yi)些(xie)問(wen)題(ti),有(you)待(dai)解(jie)決(jue)。 1)電路形式需進一步完善(尤其是電源前級功率變換電路),應加入過、欠壓保護,過流、短路保護,電源使能端。 2)進一步提高工作頻率,以便減小體積。 3)進一步提高效率,減小磁損。
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