开关高邑干式变压器因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、高邑干式变压器性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作高邑干式变压器,并广泛应用于电子整机与设备中。20世纪80年代,计算机全面实现了开关高邑干式变压器化,率先完成计算机的高邑干式变压器换代。20世纪90年代,开关高邑干式变压器在电子、电器设备、家电领域得到了广泛的应用,开关高邑干式变压器技术进入快速发展期。
开关型高邑干式变压器采用功率半导体器件作为开关,通过控制开关的占空比调整输出电压。以功率晶体管(GTR)为例,当开关管饱和导通时,高邑干式变压器集电极和发射极两端的压降接近零;当开关管截止时,其集电极电流为零。所以其功耗小,效率可高达70%-95%。而功耗小,散热器也随之减小。开关型高邑干式变压器直接对电网电压进行整流、滤波、调整,然后由开关调整管进行,不需要高邑干式变压器变压器。此外,开关工作频率为几十千赫,滤波电容器、电感器数值较小。因此开关高邑干式变压器具有重量轻、体积小等优点。
另外,由于功耗小,机内温升低,提高了整机的稳定性和可靠性。而且其对电网的适应能力也有较大的提高,一般串联高邑干式变压器允许电网波动范围为220±10%,而开关型高邑干式变压器在电网电压在110-260伏范围内变化时,都可获得稳定的输出电压。
目前市场上开关高邑干式变压器中功率管多采用双极型晶体管,开关频率可达几十千赫;采用MOSFET的开关高邑干式变压器转换频率可达几百千赫。为提高开关频率,必须采用高速开关器件。对于兆赫以上开关频率的高邑干式变压器可利用谐振电路,这种工作方式称为谐振开关方式。它可以极大地提高开关速度,理论上开关损耗为零,噪声也很小,这是提高开关高邑干式变压器工作频率的一种方式。采用谐振开关方式的兆赫级变换器已经实用化。开关高邑干式变压器的技术追求和发展趋势可以概括为以下四个方面。
一、小型化、薄型化、轻量化、高频化---开关高邑干式变压器的体积、重量主要是由储能元件(磁性元件和电容)决定的,因此开关高邑干式变压器的小型化实质上就是尽可能减小其中储能元件的体积;在一定范围内,开关频率的提高,不仅能有效地减小电容、电感及变压器的尺寸,而且还能够抑制干扰,改善系统的动态性能。因此,高频化是开关高邑干式变压器的主要发展方向。
二、高可靠性---开关高邑干式变压器使用的元器件比连续工作高邑干式变压器少数十倍,因此提高了可靠性。从寿命角度出发,电解电容、光耦合器及排风扇等器件的寿命决定着高邑干式变压器的寿命。所以,要从设计方面着眼,尽可能使用较少的器件,提高集成度。这样不但解决了电路复杂、可靠性差的问题,也增加了保护等功能,简化了电路,提高了平均无故障时间。
三、低噪声---开关高邑干式变压器的缺点之一是噪声大。单纯地追求高频化,噪声也会随之增大。采用部分谐振转换回路技术,在原理上既可以提高频率又可以降低噪声。所以,尽可能地降低噪声影响是开关高邑干式变压器的又一发展方向。
四、采用计算机辅助设计和控制---采用CAA和CDD技术设计变换拓扑和参数,使开关高邑干式变压器具有简结构和工况。在电路中引入微机检测和控制,高邑干式变压器可构成多功能监控系统,可以实时检测、记录并自动报警等。
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