開關(guān)穩(wěn)壓電源調(diào)整管的功耗分析

李玲玲

（作者單位：貴州廣播電視臺(tái)）

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開關(guān)穩(wěn)壓電源調(diào)整管的功耗分析

李玲玲

（作者單位：貴州廣播電視臺(tái)）

摘 要：本文通過對(duì)電源調(diào)整管在起振期、起振后的功耗計(jì)算、分析，介紹了怎樣合理的配置調(diào)整管才能有效地提高了開關(guān)穩(wěn)壓電源的使用效率及使用壽命。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；調(diào)整管；功耗；電路；電容

電源的安全、可靠是保證廣播電視系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要條件。開關(guān)穩(wěn)壓電源是一種體積小、重量輕、適應(yīng)交流電電壓波動(dòng)性好、穩(wěn)壓范圍寬、效率高的新型電源。其基本電路由一次整流濾波、開關(guān)調(diào)整關(guān)、續(xù)流二極管、儲(chǔ)能電感和濾波電容組成，開關(guān)調(diào)整管為主要部件了之一，其在激勵(lì)信號(hào)的激勵(lì)下交替地工作在導(dǎo)通——截止和截止——導(dǎo)通的開關(guān)狀態(tài)。本文將就開關(guān)調(diào)整管起振期和調(diào)整管起振后正常工作期間的功耗進(jìn)行分析。

1 起振期間的電路模型

以自激補(bǔ)償式開關(guān)穩(wěn)壓電源為例進(jìn)行分析，如圖1所示，開機(jī)后，電容因充電而逐浙上升，當(dāng)上升至2伏以后，調(diào)整管開始導(dǎo)通，并對(duì)充電，只有上的電壓上升到輸出電壓時(shí)，電路才進(jìn)入振蕩狀態(tài)，從開機(jī)到進(jìn)入振蕩狀態(tài)這一過渡時(shí)間簡(jiǎn)稱起振期。開關(guān)調(diào)整管在起整期功耗與其在起振后正常工作期間的功耗是大不相同的。

圖1

在起振期內(nèi)，如果只考慮調(diào)整管導(dǎo)通后的充電過程，電路可以間化成圖2所示的形式。

圖2

圖中為調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)近似的等效電阻，在起振期內(nèi)可看作一個(gè)定值，C為圖1中的，是取樣電阻、負(fù)載電阻的等效值；為圖1中上的電壓值，在起振期內(nèi)隨時(shí)間變化。為了分析方便起見，假定它是一個(gè)定值，而且

=

在起振期內(nèi)，調(diào)整管的電流上升率與圖1中電容上升率差不多，而后者又略小于市電電壓變化率，所以

||≦2πf﹒L

式中f為市電頻率。由于電感L值不大，一般為毫亨數(shù)級(jí)，而一般不小于歐姆數(shù)量級(jí)，于是

||

這就是說，電感L的作用在起振期內(nèi)可以略去不計(jì)，于是圖2所示電賂模型可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化成圖3的形式。

2 電路方程及其解

圖3所示電路可用一階方程C +（ + 1）=其解為（t）=（1 - ）式中τ=RC=(‖)C.

圖3

設(shè)穩(wěn)定電源的輸出穩(wěn)定值為，從開機(jī)到輸出端電壓上升至的時(shí)間（即起振時(shí)間）

為T，則（T）=（1 - ）=于是 T/ τ=ln

又設(shè)調(diào)整管的管壓降為，流經(jīng)它的電流為，則

（t）=-(t)=

(t)=+=+（1 - ）

再設(shè)管子的功耗為P(t)，起振期消耗的總功為A,平均功效為，則

3 結(jié)論

調(diào)整管起振后正常工作期間的功耗為:

P=+++=﹒+（）+()﹒f﹒﹒

式中f為自激振蕩頻率,當(dāng)=A，f=HZ，==，=2和=時(shí)，其數(shù)量級(jí)可估計(jì)為:

P≈+（）+≈（2）

當(dāng)τ與T均取毫秒數(shù)量級(jí)，RL取10歐數(shù)量級(jí)，C取微法數(shù)量級(jí)時(shí)。由（1）式表示的調(diào)整管在起振期T內(nèi)的平均功耗為:

=+2≈（3）

比較（2）式和（3）式可以看出：調(diào)整管在起振期的功耗是其正常工作期間功耗的100倍以上，這種情況要特別引起注意。

和都小于1，所以調(diào)整管在起振期的平均功耗主要是由（1）式

前三項(xiàng)決定，即取決于三個(gè)電路參數(shù)C、和。因?yàn)?RC=(‖)C

所以參數(shù)在負(fù)載一定和電容C一定的情況下，主要由決定。又因?yàn)?T=ln(1-)，所以參數(shù)可以用參數(shù)表示。即調(diào)整管在起振期的平均功耗主要由電容C、調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)的等效電阻和參數(shù)決定，與此三個(gè)參數(shù)成正比例指數(shù)關(guān)系。電容C越大、調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)的等效電阻越大、輸出的穩(wěn)壓值越接近,都能引起調(diào)整管在起振期的平均功耗增大。

從上述分析來看，調(diào)整管在起振期的功耗過大，對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓電源是不利的，要降低其在起振期的功耗，必須正確選擇C、和的大小。多只調(diào)整管并聯(lián)，可以降低，使流過每只調(diào)整管的電流減小，但是電路較復(fù)雜；降低比值也是一種遠(yuǎn)擇；如果選取不當(dāng)，會(huì)降低開關(guān)電源的效率；減小電容C，會(huì)提高開關(guān)電源的自激振蕩頻率。必須綜和考慮C、和的選取，通過長期實(shí)踐，當(dāng)200時(shí)，開關(guān)電源能長期運(yùn)行，不易發(fā)生損壞。當(dāng)200時(shí)，對(duì)開關(guān)電源是不利的，常造成開關(guān)電源開機(jī)時(shí)洞整管損壞。這是一定要避免的。

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