自激推挽式直流變換器穩(wěn)壓控制方式

摘要：本文介紹了一種新型的自激推挽式直流變換器的穩(wěn)壓控制方式。傳統(tǒng)的串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓可應(yīng)用于自激推挽式直流變換器，稱之為電源電壓調(diào)整型。但傳統(tǒng)的串聯(lián)調(diào)整最大的弊端就是調(diào)整管的功耗大，效率不高。本文介紹了一種改進(jìn)型的穩(wěn)壓控制方式，可稱之為振蕩調(diào)整型。通過改變調(diào)整管與自激推挽振蕩電路的連接點，來改變推挽振蕩電路的工作狀態(tài)，以達(dá)到降低功耗、提高效率的目的。并通過與傳統(tǒng)的串聯(lián)調(diào)整方式進(jìn)行對比，給出了改進(jìn)型調(diào)整方式的原理，比較了兩種調(diào)整方式下，自激推挽電路振蕩的波形，通過實測數(shù)據(jù)對比了兩種調(diào)整方式下的效率，最后分析了兩種調(diào)整方式下效率不同的原因。

關(guān)鍵詞：高壓電源模塊 直流變換器穩(wěn)壓 自激推挽振蕩 串聯(lián)調(diào)整

1 概述

在PMT用電源模塊領(lǐng)域中，電源模塊的輸出電壓較高，但輸出電流很小，總的輸出功率不大。但PMT對輸出高壓的穩(wěn)定性及紋波噪聲的要求很高，尤其是測量微弱光信號時，再加上串聯(lián)調(diào)整控制方式設(shè)計簡單，而且在低功率場合比開關(guān)電源的成本要低，所以在PMT應(yīng)用領(lǐng)域，串聯(lián)調(diào)整的控制方式相對開關(guān)電源來說有很大的優(yōu)勢。但串聯(lián)調(diào)整方式下，調(diào)整管的功耗較大，電源模塊效率僅有35%，且輸出功率較大時調(diào)整管需要散熱，這導(dǎo)致電源模塊體積不能做小。

針對以上問題，我們在串聯(lián)調(diào)整的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，通過改變調(diào)整管與自激推挽變換器的連接方式，來達(dá)到降低功耗，提高效率的目的。改進(jìn)后的電路，調(diào)整管的功耗有了很大的降低，效率可達(dá)70%左右。

2 原理介紹

圖1是串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓方式下，實現(xiàn)高壓模塊的原理框圖。

原理為：輸入端輸入直流低壓，經(jīng)調(diào)整管輸入到振蕩電路，逆變升壓，然后通過整流電路形成直流高壓。在高壓輸出端，通過采樣電阻將輸出信號的變化量，反饋到運算放大器，運算放大器將反饋信號與基準(zhǔn)電壓比較、放大后去控制調(diào)整管，以達(dá)到穩(wěn)壓的目的。此圖中沒有給出調(diào)整管與振蕩電路的具體連接方法，根據(jù)調(diào)整管與振蕩電路的連接方式不同，可分為電源電壓調(diào)整和振蕩調(diào)整兩種。

2.1 電源電壓調(diào)整型

電源電壓調(diào)整型原理見圖2，由圖中可見，調(diào)整管與振蕩電路串聯(lián)，且調(diào)整管充當(dāng)振蕩電路的供電電源，所以輸出的功率全部由調(diào)整管提供，這里調(diào)整管起主要的功率放大作用，而振蕩電路中兩三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，起能量的轉(zhuǎn)換作用，所以此種連接方式下，調(diào)整管功耗很大，電源模塊整體效率不高。

2.2 振蕩調(diào)整型

振蕩調(diào)整型原理見圖3，由圖中可見，調(diào)整管發(fā)射極通過電阻連接到振蕩三極管的基極，調(diào)整管與振蕩電路的供電，直接由低壓電源來提供，調(diào)整管只供給振蕩三極管基極所需的電流，對振蕩電路起控制作用，而兩個振蕩三極管工作在放大狀態(tài)，起放大作用。因此調(diào)整管功耗大大降低，整體效率得到了提高。

3 兩種連接方式下振蕩波形比較

3.1 電源電壓調(diào)整型振蕩波形

電源電壓調(diào)整型振蕩波形見圖4，因為兩振蕩三極管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以兩管輪流交替導(dǎo)通，振蕩幅度取決于輸入電壓，輸出功率與調(diào)整管基極電流和放大能力有關(guān)。

3.2振蕩調(diào)整型振蕩波形

振蕩調(diào)整型振蕩波形見圖5，從波形上來看，兩振蕩三極管工作在放大狀態(tài)，兩管交替工作，輸出電壓幅度和功率與兩振蕩三極管的放大能力有關(guān)。

4 實測數(shù)據(jù)對比

采用兩種控制方式分別做成電源模塊，其參數(shù)對比如下，見表1。

由表1可見，當(dāng)輸出功率一定時，采用振蕩調(diào)整型電路的效率比采用電源電壓調(diào)整型電路的效率，至少高出一倍。

5 結(jié)論

從上面的分析可以看出兩種電路的實質(zhì)為，電源電壓調(diào)整型實際上是調(diào)整管進(jìn)行功率放大，屬單管功率放大，所以其效率較低；而改進(jìn)的振蕩調(diào)整型電路為兩振蕩三極管進(jìn)行功率放大，屬雙管推挽功率放大，所以其效率比單管高了一倍。

參考文獻(xiàn)：

[1]清華大學(xué)工程物理系，射線儀器電子學(xué)，原子能出版社.

[2][日]大冢巖，直流穩(wěn)定電源，科學(xué)出版社.

作者簡介：李洪剛(1981-)男，河北廊坊人，本科，研究方向：高壓電源模塊的設(shè)計開發(fā)。