1通過改進(jìn)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)方法提高效率
開關(guān)管的損耗與其基極的驅(qū)動(dòng)電壓、電流的波形有直接的關(guān)系,理想的基極驅(qū)動(dòng)波形如圖2所示。
在脈沖的前沿,使開關(guān)管的基極流過尖峰電流lbp的目的是縮短開始導(dǎo)通到完全導(dǎo)通所需的接通時(shí)間,來減小開關(guān)管的功率損耗。
基極電流Ib1是使開關(guān)管持續(xù)導(dǎo)通所需的,當(dāng)Ib1大時(shí),發(fā)射極–集電極間飽和壓降減小,若Ib1太大,則開關(guān)管的關(guān)斷特性變差,通常的理想值是Ib1為lc的1/5,如果集電極電流隨時(shí)間變化時(shí),基極電流最好保持與集電極電流成比例變化。比例的變化可采取電流互感器加上正反饋的方法,在單管電路中,也可采用如圖3所示的電路,使基極電流I對(duì)集電極電流c按照Ib=icN1/N2的關(guān)系變化。
為防止因基極電流太大而增加開關(guān)管的存儲(chǔ)時(shí)間,可采用圖4的反向箱位電路。這種電路,當(dāng)基極電流上升到使開關(guān)管的飽和壓降低于Uw時(shí),二極管D,導(dǎo)通,阻止基極電流的進(jìn)一步增加,可有效地防止過驅(qū)動(dòng)。
在開關(guān)管關(guān)斷時(shí),從圖2所示的波形看,采取加反向偏壓的方法,可將開關(guān)管導(dǎo)通期間積累在基區(qū)的載流子吸出,縮短開關(guān)管存儲(chǔ)時(shí)間,是提高效率極其重要的方法。
圖5就是施加反向偏壓的電路。在電路中,當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí),使T.z管導(dǎo)通,將反向電壓加于開關(guān)管的基極上。
2通過改進(jìn)吸收回路來提高效率
給開關(guān)管附加吸收電路,可防止開關(guān)管在關(guān)斷瞬間發(fā)射極和集電極間出現(xiàn)迅猛上升的電壓,保證不超出發(fā)射極–集電極電壓的安全工作范圍,同時(shí)也減少向外發(fā)出的干擾。但這種吸收電路如果一味地減小開關(guān)管的關(guān)斷功耗，當(dāng)開關(guān)管接通時(shí),吸收電路放出其中積蓄的能量,反而增加功率損耗,造成效率降低。因此,改進(jìn)吸收回路也是提高效率的-一個(gè)重要方面。常用的改進(jìn)吸收回路有兩種形式，即有內(nèi)部損耗的和能把吸收功率送回電源的。
(1)有內(nèi)部損耗的改進(jìn)吸收回路如圖6所示。圖6(a)的電路在開關(guān)管關(guān)斷瞬間有電流流過電容C和二極管D,使開關(guān)管的發(fā)射極-集電極間的電壓上升速度減慢。電阻R在開關(guān)管接通瞬間,將電容C上的電荷迅速消耗,并對(duì)開關(guān)管集電極電流限流。二極管D在開關(guān)管關(guān)斷時(shí),將電阻R短路以提高電容C的電壓吸收效果。
圖6(b)是將變壓器T的原副邊積蓄的能量轉(zhuǎn).移到電容C上,然后用電阻R將這部分能量消耗掉,也可把電阻R換成穩(wěn)壓二極管D,以避免能量的消耗。
(2)能把吸收功率送回電源的改進(jìn)吸收回路如圖7所示。
只要利用這些方法,將吸收回路中吸收的能量送回電源,就可獲得高效率,如將這些電路組合使用效果會(huì)更好。
3通過其他途徑也能提高效率
除選好開關(guān)管之外,還要選好整流二極管,其目的是為了減少管子損耗。因?yàn)檎鞫O管的損耗是由二極管的特性決定的.所以必須選用正向壓降低、反向恢復(fù)時(shí)間短的二極管,在二極管的損耗方面,要注意在二極管電流上升速度快時(shí),會(huì)出現(xiàn)暫態(tài)正向壓降上升、損耗增加的問題。若是在輔助電源的小電流電容輸入式整流電路中,把兩只相同的二極管串聯(lián),雖然正向壓降增加一倍,但開關(guān)損耗卻降低了。
變壓器和扼流圈只要符合優(yōu)化設(shè)計(jì)條件,就不會(huì)對(duì)效率產(chǎn)生很大的影響。另外,為了減小鐵心損耗,選用鐵心材料時(shí)盡量選用高頻低損耗的,如H7c1、H7c4、SB7等等。
綜上所述,提高開關(guān)電源效率的各種方法較多、但大多為單一性方法。由于缺少方法的綜合性,提高開關(guān)電源效率的效果有限。目前,提高開關(guān)電源效率切實(shí)可行的途徑,只能在器件材料的選用和電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)上。
