多路輸出開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)以及實(shí)際應(yīng)用原則

目前開(kāi)關(guān)電源工作頻率已提到幾百kHz以上，磁放大器在開(kāi)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(guò)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(mǎn)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完全利用磁放大器的穩(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。

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所示是一種完全利用磁放大器穩(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(wú)關(guān)，前后級(jí)之間無(wú)反饋，無(wú)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，其它元器件均是永久性或半永久性的，可靠性極高，制作也很方便；

2)電路中沒(méi)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(wú)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(wú)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0.5%；

4)磁放大器在功率開(kāi)通瞬間，處于“開(kāi)路”狀態(tài)，功率管在此刻的導(dǎo)通電流趨近于零，因而，損耗減到了最低限度，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(chēng)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(wú)法比似的。尤其對(duì)多路電源實(shí)際應(yīng)用來(lái)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(lái)就能使用，用上就無(wú)問(wèn)題。但是，現(xiàn)代磁放大型穩(wěn)壓電源還存在如下一些問(wèn)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(guò)、欠壓保護(hù)，過(guò)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。

結(jié)語(yǔ)

綜合上述，對(duì)多路電源應(yīng)用者而言，可以根據(jù)電子系統(tǒng)用電情況，更切實(shí)際地提出所用電源的特性參數(shù)。對(duì)多路電源設(shè)計(jì)者而言，可以更多更系統(tǒng)地了解現(xiàn)今多路電源設(shè)計(jì)方法，減少新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，做到事半功倍。