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常見的汽車應(yīng)急電源工作原理及電路圖

來源:汽車應(yīng)急電源 作者:昂佳科技 點(diǎn)擊:發(fā)表時(shí)間:2020-01-07 14:02:21
一、汽車應(yīng)急電源的基本工作原理
 
一般汽車應(yīng)急電源會(huì)配備開關(guān)閥,開關(guān)式穩(wěn)壓電源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種,在實(shí)際的應(yīng)用中,調(diào)寬式使用得較多,在目前開發(fā)和使用的電源集成電路中,絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式穩(wěn)壓電源。
 
 
汽車應(yīng)急電源基本原理
開關(guān)閥原理
 
對于單極性矩形脈沖來說,直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度,脈沖越寬,其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓U。可由公式計(jì)算,
 
即Uo=Um×T1/T
 
式中Um為矩形脈沖最大電壓值;T為矩形脈沖周期;T1為矩形脈沖寬度。
 
從上式可以看出,當(dāng)Um 與T 不變時(shí),直流平均電壓Uo 將與脈沖寬度T1 成正比。這樣,只要我們設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄,就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。
 
二、汽車應(yīng)急電源的原理電路
 
1.基本電路
 
應(yīng)急電源基本電路
 
交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后,變成含有一定脈動(dòng)成份的直流電壓,該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波,最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/span>
 
控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器,它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化,制成了各種開關(guān)電源用集成電路??刂齐娐酚脕碚{(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)間比例,以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
 
2.單端反激式電源
 
電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激,是指當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時(shí),高頻變壓器T初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù),整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài),在初級繞組中儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),變壓器T初級繞組中存儲(chǔ)的能量,通過次級繞組及VD1 整流和電容C濾波后向負(fù)載輸出。
 
單端反激式電源
 
單端反激式電源是一種成本最低的電源電路,輸出功率為20-100W,可以同時(shí)輸出不同的電壓,且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點(diǎn)是輸出的紋波電壓較大,外特性差,適用于相對固定的負(fù)載。
 
單端反激式電源使用的開關(guān)管VT1 承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍,工作頻率在20-200kHz之間。
 
3.單端正激式電源
 
這種電路在形式上與單端反激式電路相似,但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),VD2也
 
導(dǎo)通,這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量,濾波電感L儲(chǔ)存能量;當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),電感L通過續(xù)流二極管VD3 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。
 
單端正激式電源
 
在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2,它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件,即磁通建立和
復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等,所以電路中脈沖的占空比不能大于50%。由于這種電路在開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),通過變壓器向負(fù)載傳送能量,所以輸出功率范圍大,可輸出50-200 W的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積也較大,正因?yàn)檫@個(gè)原因,這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。
 
4.自激式穩(wěn)壓電源
 
自激式穩(wěn)壓電源
 
這是一種利用間歇振蕩電路組成的電源,也是目前廣泛使用的基本電源之一。
 
當(dāng)接入電源后在R1給開關(guān)管VT1提供啟動(dòng)電流,使VT1開始導(dǎo)通,其集電極電流Ic在L1中線性增長,在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為正,發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓,使VT1 很快飽和。與此同時(shí),感應(yīng)電壓給C1充電,隨著C1充電電壓的增高,VT1基極電位逐漸變低,致使VT1退出飽和區(qū),Ic 開始減小,在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓,使VT1 迅速截止,這時(shí)二極管VD1導(dǎo)通,高頻變壓器T初級繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載。在VT1截止時(shí),L2中沒有感應(yīng)電壓,直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電,逐漸提高VT1基極電位,使其重新導(dǎo)通,再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài),電路就這樣重復(fù)振蕩下去。這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣,由變壓器T的次級繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。
 
自激式電源中的開關(guān)管起著開關(guān)及振蕩的雙重作從,也省去了控制電路。電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級且工作在反激狀態(tài),具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點(diǎn)。這種電路不僅適用于大功率電源,亦適用于小功率電源。
 
5.推挽式電源
 
推挽式電源屬于雙端式變換電路,高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個(gè)開關(guān)管VT1和VT2,兩個(gè)開關(guān)管在外激勵(lì)方波信號的控制下交替的導(dǎo)通與截止,在變壓器T次級統(tǒng)組得到方波電壓,經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/span>
 
推挽式電源
 
這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開關(guān)管容易驅(qū)動(dòng),主要缺點(diǎn)是開關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大,一般在100-500 W范圍內(nèi)。
 
6.降壓式電源
 
當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時(shí),二極管VD1 截止,輸人的整流電壓經(jīng)VT1和L向C充電,這一電流使電感L中的儲(chǔ)能增加。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓,經(jīng)負(fù)載RL和續(xù)流二極管VD1釋放電感L中存儲(chǔ)的能量,維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。
 
降壓式電源
 
這種電路使用元件少,它同下面介紹的另外兩種電路一樣,只需要利用電感、電容和二極管即可實(shí)現(xiàn)。
 
7.升壓式電源
 
當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí),電感L儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1 截止時(shí),電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓,該電壓疊加在輸人電壓上,經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電,使輸出電壓大于輸人電壓,形成升壓式開關(guān)電源。
 
升壓式電源
 
8.反轉(zhuǎn)式電源
 
這種電路又稱為升降壓式電源。無論開關(guān)管VT1之前的脈動(dòng)直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓,電路均能正常工作。
 
反轉(zhuǎn)式電源
 
當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí),電感L 儲(chǔ)存能量,二極管VD1 截止,負(fù)載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),電感L中的電流繼續(xù)流通,并感應(yīng)出上負(fù)下正的電壓,經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電,同時(shí)給電容C充電。
 
以上介紹了常見的汽車應(yīng)急電源工作原理和開關(guān)電源各種電路類型,在實(shí)際應(yīng)用中,會(huì)有各種各樣的實(shí)際控制電路,但無論怎樣,也都是在這些基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。
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