斩波器的工作方式有两种,一是
脉宽调制方式,Ts(周期)不变,改变Ton(通用,Ton为开关每次接通的时间),二是
频率调制方式,Ton不变,改变Ts(易产生干扰)。
用直流斩波器代替
变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起
调压的作用(开关电源), 同时还能起到有效地抑制电网侧
谐波电流噪声的作用。
当今
软开关技术使得DC/DC发生了质的飞跃,美国
VICOR公司设计制造的多种ECI软开关DC/DC变换器,其
最大输出功率有300W、600W、800W等,相应的
功率密度为(6、2、10、17)W/cm^3,效率为(80-90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块RM系列,其
开关频率为(200-300)kHz,功率密度已达到27W/cm^3,采用同步整流器(
MOS-FET代替
肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。
直流斩波器通过利用功率组件对电压固定的电源做适当切割,改变负载端电压。若其输出电压较输入之电源电压低,则称为降压式(Buck )直流斩波器,若其输出电压较输入之电源电压高,则称为升压式(Boost)直流斩波器;如图1中(a)所示为直流斩波器基本
电路图,图1中(b)所示为
负载电压波形,可看出当直流斩波器导通(Ton)时,负载端之电压Vo等于电源电压Vs,当直流斩波器截止(Toff)时,负载端之电压Vo为0,如此适当的控制直流斩波器可使
直流电源断续的出现在负载侧,只要控制直流斩波器的导通时间,即
可改变负载的平均电压。 由图1中(b)可看出输出电压之峰值等于电源电压Vs,而输出电压之
平均值Vo随Ton之时间而变。而最常见之改变方式为 1.周期T固定,导通时间Ton改变,称脉波宽度调变(Pulse-width Modulation PWM)。2.导通时间Ton固定,周期T改变,称频率调变(Frequency Modulation FM)。 3.周期T及导通时间Ton 同时改变,即波宽调变及频率调变混合使用。在实际应用中,因直流斩波器常需在负载端接上
滤波电感及
滤波电容,若频率改变过大对电感及电容影响大,因此多数采用脉波宽度调变。 直流斩波器依负载电压及
负载电流极性来区分可分为下列三种︰1. 单象限直流斩波器。2. 两象限直流斩波器。3. 四象限直流斩波器。如图2中(a)所示为单象限直流斩波器
示意图,其负载电压及负载电流皆为正;如图2中(b)所示负载电压为正,负载电流有正有负称两象限直流斩波器;若负载电压有正有负,负载电流亦有正有负,称四象限直流斩波器如图2中(c)所示。本系统可依接线方式改变,达成上述三种直流斩波器。
2.
三角波产生器:由频率
选择开关可以选择1KHZ、10KHZ、15KHZ,而波型选择开关可选择三角波之大小,单象限控制时命令电压为0~10V,故选择大小为0- 10V之三角波,在四象限控制时命令电压为-10V~+10V,故选择大小为-10V~+10V之三角波。
4.
比较器:将命令电压与
三角波信号相比较,便可得到输出
脉波宽度随命令电压改变之
PWM信号,单象限控制时PWM信号输出只接S1,四象限控制时PWM信号有两个S1及S3。
5. 在四象限控制时当命令电压为正时,S1信号责任周期大于50%,S3 信号责任周期小于50%,两组信号互补但两者间有
相位差,反之当命令电压为负时,S1信号责任周期小于50%,S3信号责任周期大于50%。
2. 控制信号为TTL位准由S1及S3输入,经反相及延迟控制S1产生T1及T2控制信号,S3产生T3及T4控制信号,上下臂间之DEAD-TIME约为3us,在单象限控制时只有T1 IGBT触发
导通,此时
应将信号选择开关应切到T1 ONLY。
3. 四组控制信号送入
电流限制器,当直流侧(DC BUS)电流过大,IDC输出变大,电流限制器动作
LED亮,此时控制信号无法通过,IGBT暂时关闭,待输出电流下降后,IGBT又正常动作。
5. 隔离后之控制信号,经放大后驱动IGBT。
6. 本系统提供一个
霍尔电流传感器以方便使用者量测,输出为0.4V/A,表示当电流为1A时传感器输出电压为0.4V。
7. 负载输出有三个
端子,单象限控制只有T1动作,故输出端为L+及O/P1,四象限控制时输出端为O/P1及O/P2。
斩波器的另一种又叫振动子
变流器、工作原理和电铃类似,是体积、功率比较大,用八脚电子管插座。经常用于直流/交流变换。
由于
半导体变流器的成熟,振动子变流器早已数十年没见使用了。早期的摄影用
万次闪光灯也用振动子变流器。