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2024-07-27 瀏覽:-開關電源在輸入電壓波動時,通過改變輸出電壓的脈沖寬度進行調制,這種方式被稱為脈沖寬度調制,或簡稱PWM。該技術的一個明顯優勢是在中等負載下可以保持良好的效率;而其工作頻率則由PWM信號的斜率頻率來確定。
脈沖寬度調制(PWM),英文全稱Pulse Width Modulation,通常簡稱為脈寬調制,是一種在電子技術中廣泛應用的技術。包括相電壓控制PWM、隨機PWM和SPWM法等多種形式。特別是在鎳氫電池智能充電器中廣泛采用脈寬PWM法。該方法通過均勻脈沖寬度的脈沖序列實現PWM波形,通過調整脈沖序列的周期來調頻,通過改變脈寬或占空比來調壓,采用適當的控制策略,可以實現電壓和頻率的協調變化。
關于PWM開關電源的基本原理:這是一種通過固定開關周期,改變Ton以調節占空比的方法。它通常稱為定頻調寬,意味著開關頻率保持不變,通過調整每個周期內驅動信號的占空比來實現調制。輸出電壓變化時,通過回路控制調整驅動信號的占空比,以保持輸出電壓的穩定。
與線性電源相對,PWM開關電源的工作更為高效。通過“斬波”技術,將輸入的直流電壓轉變為幅值等同于輸入電壓的脈沖電壓。其占空比由控制器調節,一旦將輸入電壓斬成交流方波,基本幅值便可通過變壓器升高或降低。增加變壓器的二次繞組數量可以提高輸出電壓的檔次。最終,這些交流波形經過整流和濾波,就可以得到穩定的直流輸出。
PWM開關電源的顯著優勢包括:控制電路簡化,便于設計與實施,輸出紋波電壓低,頻率特性優良,線性度高。在重負載條件下,這種方式還能保持較高的效率。而在輕負載條件下,效率會有所下降。由于誤差放大器的影響,回路的增益和響應速度也會受到限制。
在選擇PWM芯片時,常考慮以下因素:芯片的最大輸出頻率,這決定了基于PWM頻率及電源的輸出功率和輸入電壓的磁芯和電感選擇;輸出信號的驅動功率,通常可以通過外部電路來增強驅動力;以及基于成本的芯片和電路架構選擇。某些高壓直流(HVDC)信號通過啟動電阻傳遞給芯片,一旦達到啟動電壓,芯片開始工作并驅動MOSFET。這種周期性的啟停過程使得變壓器能夠在兩種感應電壓狀態下工作,通過整流和濾波來實現穩定的輸出電壓。
PWM控制的集成電路類型繁多,包括TOP221、TL494、UC3842等。不同的集成電路可能支持反激式或正激式的開關電源。這些電路通常通過集成電路的某個引腳接受外部信號反饋,以此來控制開關。
PWM的優缺點:在小負載情況下,其效率較低。而PFM(脈沖頻率調制)所支持的輸出電流較小,因為電感上的電流線性上升,如果Ton固定,則每個周期的電感峰值電流也是固定的。PWM的紋波電壓較小,且開關頻率固定,這使得噪聲濾波器的設計和噪聲消除變得相對簡單。在調制方式中,PWM占據主流地位。
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