磁放大器稳压器中控制电感的设计.doc

磁放大器稳压器中控制电感的设计 张希斌1，余大武2 (1山西平阳机械厂，山西 侯马043002）(2西安三联电源设备有限公司，陕西 710075) 摘??要 ： 介 绍 了 磁 放 大 器 稳 压 器 的 工 作 原 理 ， 推 导 了 其 中 控 制 电 感 的 设 计 方 法 ， 并 出 了 一 个 设 计 实 例 。  键 词 磁 放 大 器 稳 压 器 ； 控 制 电 感 ； 复 位 1 引 言  着 电 子 技 术 的 发 展 ， 电 子 产 品 和 系 统 的 供 电 电 源 越 来 越 复 杂 ： 供 电 源 的 电 压 路 数 增 多 ； 每 一 路 电 压 的 稳 压 精 度 要 求 越 来 越 高 。 一 般 的 开 关 稳 压 电 源 ， 只 有 个 次 级 输 出 电 压 是 通 过 初 级 电 压 进 行 闭 环 调 节 的 ， 其 它 的 次 级 输 出 电 压 都 保 持 开 环 状 态 。 些 输 出 电 压 的 动 态 特 性 由 负 载 以 及 初 级 输 入 电 压 所 决 定 。 要 控 制 彼 此 独 立 的 、 不 同 的 各 路 出 电 压 ， 就 要 运 用 不 同 的 调 节 原 理 。 高 频 磁 放 大 器 稳 压 器 以 其 低 成 本 、 高 效 率 、 高 稳 压 精 而 又 可 靠 的 解 决 方 案 ， 在 多 路 输 出 的 稳 压 电 源 中 得 到 了 广 泛 应 用 。 目 前 的 高 频 磁 放 器 稳 压 器 的 输 出 功 率 范 围 介 于 20 W到 1 500 W， 输 出 电 流 范 围 介 于 1 A到 30 A， 输 出 电 压 可 到 3 3 V， 2 9 V， 完 全 可 适 应 现 在 低 工 作 电 压 的 半 导 体 器 件 的 需 要 。2 高 频 磁 放 器 稳 压 器 工 作 原 理  放 大 器 稳 压 器 是 通 过 调 节 主 变 压 器 次 级 侧 的 脉 冲 宽 度 来 达 输 出 稳 压 的 目 的 。 一 个 典 型 的 正 激 变 换 器 的 二 次 侧 磁 放 大 器 稳 压 器 的 原 理 图 如 图 1所 示 。 图 1可 见 ， 磁 放 大 器 稳 压 器 中 的 关 键 部 件 是 控 制 电 感 L和 复 位 控 制 电 路 。 控 制 电 感 是 由 具 矩 形 B H回 线 的 磁 芯 及 其 上 的 一 个 绕 组 组 成 。 该 绕 组 兼 起 工 作 绕 组 和 控 制 绕 组 的 作 用 。 磁 的 工 作 点 如 图 2所 示 。 图 2可 见 ， 当 磁 芯 工 作 于 点 ① 时 ， 磁 芯 饱 和 ， 控 制 电 感 的 阻 |Z|接 近 于 0， 控 制 电 感 器 相 当 于 短 路 。 当 磁 芯 工 作 于 点 ② 时 ， 磁 芯 处 于 复 位 状 态 。 复 位 （ Reset） 是 指 磁 通 到 达 饱 和 后 的 去 磁 过 程 ， 使 磁 通 或 磁 密 回 到 原 来 工 作 点 的 数 值 ， 称 为 磁 通 复 。 由 于 磁 放 大 器 稳 压 器 所 用 磁 芯 材 料 的 特 点 （ 良 好 的 矩 形 B H回 线 及 高 的 磁 导 率 ） 以 及 开 电 源 工 作 于 高 频 （ 100 kHz左 右 ） ， 使 得 此 时 的 控 制 电 感 对 输 入 脉 冲 呈 现 高 阻 抗 ， 相 当 于 控 电 感 开 路 。 实 际 上 ， 饱 和 和 复 位 时 控 制 电 感 的 阻 抗 可 达 到 3～ 4个 数 量 级 的 快 速 变 化 。 图 3示 了 当 磁 芯 材 料 为 钴 基 非 晶 态 合 金 时 ， 绕 组 电 感 L随 直 流 控 制 电 流 Ide的 变 动 而 变 化 的 特 性 。 此 ， 控 制 电 感 相 当 于 一 只 “ 可 控 磁 开 关 ” ， 其 输 入 脉 冲 电 压 由 开 关 电 源 高 频 变 压 器 副 边 供 ， 正 半 周 脉 冲 前 沿 时 间 由 初 级 主 开 关 导 通 时 间 决 定 ， 脉 冲 幅 值 为 u1。 正 半 周 期 D1， D3截 止 D2正 偏 ， 能 量 经 过 控 制 电 感 L1传 输 给 负 载 ， 负 半 周 期 D2截 止 ， 复 位 电 压 （ 也 是 控 制 电 压 ） Uc使 D1导 通 ， 磁 芯 去 磁 。 4表 示 了 稳 压 器 的 工 作 情 况 。 假 定 输 出 电 压 UO1为 3 V， 输 入 脉 冲 幅 值 u1为 10 V，