實際上,現(xiàn)代
開關(guān)電源有兩種:一種是直流開關(guān)電源,另一種是交流開關(guān)電源。下面所說的
開關(guān)電源均指直流開關(guān)電源,即開關(guān)整流器。開關(guān)電源的核心是其功率變換部分,即其DC/ DC轉(zhuǎn)換器。因此,開關(guān)電源的分類也是依賴DC/ DC轉(zhuǎn)換器來進行分類的。
一、DC/ DC轉(zhuǎn)換器按輸人與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類:一類是有隔離的稱為隔離式DC/ DC轉(zhuǎn)換器;另一類是沒有隔離的稱為非隔離 式DC/ DC轉(zhuǎn)換器。
1、隔離式DC/ DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個數(shù)來分類。
○1單管的DC/ DC轉(zhuǎn)換器有正激式和反激式兩種;
○2雙管DC/ DC轉(zhuǎn)換器有雙管正激式、雙管反激式、推挽式和半橋式四種;
○3四管DC/ DC轉(zhuǎn)換器就是全橋DC/ DC轉(zhuǎn)換器。
2、非隔離式DC/ DC轉(zhuǎn)換器,按有源功率器件的個數(shù)可以分為單管、雙管和四管三類。
○1單管DC/ DC轉(zhuǎn)換器共有六種,即降壓式、升壓式、升壓降壓式、Cu k 式、Ze t a式和SEPI C DC/ DC轉(zhuǎn)換器。在這六種單管DC/ DC轉(zhuǎn)換器中,降壓式和升壓式DC/ DC轉(zhuǎn)換器是基本的,升壓降壓式、Cu k、Ze t a、SEPI C式DC/ DC轉(zhuǎn)換器是從中派生出來的;
○2雙管DC/ DC轉(zhuǎn)換器有雙管串接的升壓式DC/ DC轉(zhuǎn)換器;
○3四管DC/ DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC/ DC轉(zhuǎn)換器。
隔離式DC/ DC轉(zhuǎn)換器在實現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時,通常采用變壓器來實現(xiàn),擴大了轉(zhuǎn)換器的輸出應用范圍,便于實現(xiàn)不同電壓的多路輸出,或相同電壓的多種輸出。
二、按能量的傳輸來分,DC/ DC轉(zhuǎn)換器有單向傳輸和雙向傳輸兩種。具有雙向傳輸功能的DC/ DC轉(zhuǎn)換器,既可以從電源側(cè)向負載側(cè)傳輸功率,也可以從負載側(cè)向電源側(cè)傳輸功率。
DC/ DC轉(zhuǎn)換器也可以分為自激式和他激式。借助轉(zhuǎn)換器本身的正反饋信號實現(xiàn)開關(guān)管自動周期性開關(guān)的轉(zhuǎn)換器,叫做自激式轉(zhuǎn)換器;他激式DC/ DC轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)器件控制信號,則是由外部專門的控制電路產(chǎn)生的。
三、按照開關(guān)管的開關(guān)條件,DC/ DC轉(zhuǎn)換器又可以分為硬開關(guān)和軟開關(guān)兩種。
○1硬開關(guān)DC/ DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)器件是在承受電壓或流過電流的情況下開通或關(guān)斷電路的,因此,在開通或關(guān)斷過程中將會產(chǎn)生較大的交疊損耗,即開關(guān)損耗。當轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)一定時開關(guān)損耗也是一定的,而且開關(guān)頻率越高,開關(guān)損耗越大,同時在開關(guān)過程中還會激起電路分布電感和寄生電容的振蕩,帶來附加損耗。因此,硬開關(guān)DC/ DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率不能太高。
○2軟開關(guān)DC/ DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)管在開通或關(guān)斷過程中,或是加于其上的電壓為零,即零電壓開關(guān),或是流過開關(guān)管的電流為零,即零電流開關(guān)。軟開關(guān)方式可以顯著地減小開關(guān)損耗,以及開關(guān)過程中激起的振蕩,從而大幅度提高開關(guān)頻率,為轉(zhuǎn)換器的小型化和模塊化創(chuàng)造了條件。功率場效應管是應用較多的開關(guān)器件,它有較高的開關(guān)速度,但同時也有較大的寄生電容,它關(guān)斷時,在外電壓的作用下,其寄生電容充滿電,如果在其開通前不將這一部分電荷放掉,則將消耗于器件內(nèi)部,這就是容性開通損耗。為了減小或消除這種損耗,功率場效應管通常采用零電壓開通方式。絕緣柵雙極性晶體管是一種復合開關(guān)器件,關(guān)斷時的電流拖尾會導致較大的關(guān)斷損耗,如果在關(guān)斷前使流過它的電流降到零,則可以顯著地降低開關(guān)損耗,因此絕緣柵雙極性晶體管多采用零電流關(guān)斷方式。絕緣柵雙極性晶體管在零電壓條件下關(guān)斷,同樣也能減小關(guān)斷損耗,但是功率場效應管在零電流條件下開通時,并不能減小容性開通損耗。
諧振轉(zhuǎn)換器、準諧振轉(zhuǎn)換器、多諧振轉(zhuǎn)換器、零電壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器、零電流開關(guān)轉(zhuǎn)換器、等,均屬于軟開關(guān)直流轉(zhuǎn)換器??梢哉f,電力電子開關(guān)器件和功率變換技術(shù)的發(fā)展,決定了開關(guān)電源的發(fā)展進程。