28v航空電源分為線性電源和直流開關(guān)電源是相對(duì)線性直流電源說的,它是利用現(xiàn)代化電力電子技術(shù),控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。直流開關(guān)電源是輸入端直接將交流電整流變成直流電,在高頻震蕩電路的作用下,用開關(guān)管控制電流的通斷,形成高頻脈沖電流。在電感(高頻變壓器)的幫助下,輸出穩(wěn)定的低壓直流電。
直流開關(guān)電源中的調(diào)整管工作在截止區(qū)和飽和區(qū)。由于變壓器的磁芯大小與他的工作頻率的平方成反比,頻率越高鐵心越小。這樣就可以大大減小變壓器,使電源減輕重量和體積。而且由于它直接控制直流,使這種電源的效率比線性直流電源高很多。這樣就節(jié)省了能源,因此它很受到人們的青睞。
一、直流開關(guān)電源的工作原理
直流開關(guān)電源是利用通過電路控制開關(guān)管進(jìn)行高速的道通與截止。將直流電轉(zhuǎn)化為高頻率的交流電提供給變壓器進(jìn)行變壓,從而產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓。轉(zhuǎn)化為高頻交流電的原因是高頻交流在變壓器變壓電路中的效率要比50HZ高很多。所以開關(guān)變壓器可以做的很小,而且工作時(shí)不是很熱。成本很低。如果不將50HZ變?yōu)楦哳l那直流開關(guān)電源就沒有意義。開關(guān)變壓器就是一個(gè)普通的變壓器。
簡(jiǎn)單地說,直流開關(guān)電源的工作原理是:
1.交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流;
2.通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)控制開關(guān)管,將那個(gè)直流加到開關(guān)變壓器初級(jí)上;
3.開關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載;
4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。
交流電源輸入時(shí)一般要經(jīng)過厄流圈一類的東西,過濾掉電網(wǎng)上的干擾,同時(shí)也過濾掉電源對(duì)電網(wǎng)的干擾; 在功率相同時(shí),開關(guān)頻率越高,開關(guān)變壓器的體積就越小,但對(duì)開關(guān)管的要求就越高; 開關(guān)變壓器的次級(jí)可以有多個(gè)繞組或一個(gè)繞組有多個(gè)抽頭,以得到需要的輸出; 一般還應(yīng)該增加一些保護(hù)電路,比如空載、短路等保護(hù),否則可能會(huì)燒毀直流開關(guān)電源。
以上說的就是直流開關(guān)電源的大致工作原理。其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)有了集成度非常高的專用芯片,可以使外圍電路非常簡(jiǎn)單,甚至做到免調(diào)試。
二、28v直流開關(guān)電源的分類
人們經(jīng)常關(guān)注的直流開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件,邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù),兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著直流開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長(zhǎng)率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。直流開關(guān)電源大體可以分為隔離和非隔離兩種,隔離型的必定有開關(guān)變壓器,而非隔離的未必一定有。它可分為ac/dc和dc/dc兩大類,dc/dc變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化,且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化,并已得到用戶的認(rèn)可,但ac/dc的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中,遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。
ac/dc變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向的,功率流由電源流向負(fù)載的稱為“整流”,功率流由負(fù)載返回電源的稱為“有源逆變”。ac/dc變換器輸入為50/60hz的交流電,因必須經(jīng)整流、濾波,因此體積相對(duì)較大的濾波電容器是必不可少的,同時(shí)因遇到安全標(biāo)準(zhǔn)(如ul、ccee等)及emc指令的限制(如iec、fcc、csa),交流輸入側(cè)必須加emc濾波及使用符合安全標(biāo)準(zhǔn)的元件,這樣就限制ac/dc電源體積的小型化,另外,由于內(nèi)部的高頻、高壓、大電流開關(guān)動(dòng)作,使得解決emc電磁兼容問題難度加大,也就對(duì)內(nèi)部高密度安裝電路設(shè)計(jì)提出了很高的要求,由于同樣的原因,高電壓、大電流開關(guān)使得電源工作消耗增大,限制了ac/dc變換器模塊化的進(jìn)程,因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法才能使其工作效率達(dá)到一定的滿意程度。
ac/dc變換按電路的接線方式可分為:半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為,單項(xiàng)、三相、多相。按電路工作象限又可分為:一象限、二象限、三象限、四象限。
三、28v直流開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展方向
直流開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于直流開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化,因此國外各大直流開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體(MnZn)材料上加大科技創(chuàng)新,以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能,而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
高頻化使直流開關(guān)電源小型化,并使28v直流開關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,特別是在領(lǐng)域的應(yīng)用,推動(dòng)了產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外直流開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。
SMT技術(shù)的應(yīng)用使得直流開關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,在電路板兩面布置元器件,以確保直流開關(guān)電源的輕、小、薄。直流開關(guān)電源的高頻化就必然對(duì)傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為直流開關(guān)電源的主流技術(shù),并大幅提高了直流開關(guān)電源的工作效率。
模塊化是直流開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢(shì),可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng),可以設(shè)計(jì)成N+1冗余電源系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對(duì)直流開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn),若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大,而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù),在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題,故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作,以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。
所以直流電源要做到,必須要有工匠精神,持之以恒,不斷創(chuàng)新,做出的產(chǎn)品。