高頻開關電源及其應用目前我國各地的發(fā)電廠、水電站及500kV、220kV、110kV、35kV等各類變電站所使用的直流電源設備（包括供給斷路器分合閘用，后備電池充電以及二次回路的儀器儀表，繼電保護，控制應急燈照明等各類低壓設備用電），大部分采用的是相控電源或磁飽和式電源，由于受工藝水平和器件特性的限制，上述電源長期以來處于低技術指標、維護保養(yǎng)難的狀況。由于受變壓器或晶閘管自身參數(shù)的限制，上述電源存在很多不足之處，諸如：初充電流、浮充電流不穩(wěn)，系統(tǒng)紋波電壓過高，控制特性不佳，不便于同計算機系統(tǒng)配接實現(xiàn)監(jiān)控等。同時，目前充電設備與蓄電池并聯(lián)運行，當電源紋波系數(shù)較大，浮充電壓波動或偏低時，會出現(xiàn)蓄電池脈動充電、放電現(xiàn)象，造成蓄電池組或單體的過早損壞。除了很多技術指標方面的缺陷外，上述電源還存在體積龐大，效率不高，1＋1冗余投資大等不足之處，應該說已遠遠不能滿足飛速發(fā)展的電力工程的需要，而以體積小、重量輕、效率高、輸出紋波低、動態(tài)響應快、控制精度高、模塊可疊加輸出、N＋1冗余等為特點的高頻開關電源逐步取代相控電源或磁飽和式電源已是大勢所趨，特別是近十年來電力電子技術的迅猛發(fā)展以及功率器件制造技術的提高，更使高頻開關電源的性及適用面大大優(yōu)于相控電源和磁飽和式電源，所以90年代以后，美國、德國等西方發(fā)達新建電廠和變電站的相關設備已全部采用高頻開關電源，并完成了對舊有電源設備的改造。所謂高頻開關電源，廣義地說，凡是利用功率半導體器件作為開關，將一種電源形態(tài)轉變成為另一種電源形態(tài)的主電路都叫做開關轉換器電路，利用高頻脈寬調制(PWM)技術或高頻脈沖頻率調制(PFM)技術，在轉變時通過對開關轉換器的自動閉環(huán)控制來穩(wěn)定輸出電壓，并具有保護與顯示環(huán)節(jié)的，則稱為高頻開關電源?，F(xiàn)代高頻開關電源技術所涉及的內容是十分復雜與廣泛的，它橫跨了三個學科：即微電子學的智能化專用集成電路芯片、快速高性能的功率半導體開關器件和磁性器件如變壓器、電感器所用磁心材料及繞制工藝等。開關電源已經廣泛地應用在國民經濟和人類生活的各個領域，對開關電源使用的要求越來越嚴格。因而促使開關電源技術的發(fā)展速度越來越快直流開關穩(wěn)壓電源的六大保護技術一、極性保護直流開關穩(wěn)壓器的輸入一般都是未穩(wěn)壓直流電源。由于操作失誤或者意外情況會將其極性接錯,將損壞開關穩(wěn)壓電源。極性保護的目的,就是使開關穩(wěn)壓器僅當以正確的極性接上未穩(wěn)壓直流電源時才能工作。利用單向導通的器件可以實現(xiàn)電源的極性保護。由于二極管D要流過開關穩(wěn)壓器的輸入總電流,因此這種電路應用在小功率的開關穩(wěn)壓器上比較合適。在較大功率的場合,則把極性保護電路作為程序保護中的一個環(huán)節(jié),可以省去極性保護所需的大功率二極管,功耗也將減小。為了操作方便,便于識別極性正確與否,在圖1中的二極管之后,接指示燈。二、程序保護開關穩(wěn)壓電源的電路比較復雜,基本上可以分為小功率的控制部分和大功率的開關部分。開關晶體管則屬大功率，為保護開關晶體管在開啟或關斷電源時的安全,必須先讓調制器、放大器等小功率的控制電路工作。為此,要正確的開機程序。開關穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器。在開機瞬間,濾波電容器會流過很大的浪涌電流,這個浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會使普通電源開關的觸點或繼電器的觸點熔化,并使輸入保險絲熔斷。另外,浪涌電流也會損害電容器,使之壽命縮短,過早損壞。為此,開機時應該接入一個限流電阻,通過這個限流電阻來對電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過多的功率，以致影響開關穩(wěn)壓器的正常工作,而在開機暫態(tài)過程結束后，用一個繼電器自動短接它,使直流電源直接對開關穩(wěn)壓器供電，如圖2所示。這種電路稱之謂開關穩(wěn)壓器的“軟啟動”電路。三、過電流保護當出現(xiàn)負載短路、過載或者控制電路失效等意外情況時,會引起流過穩(wěn)壓器中開關三極管的電流過大，使管子功耗增大,發(fā)熱,若沒有過流保護裝置,大功率開關三極管就有可能損壞。故而在開關穩(wěn)壓器中過電流保護是常用的。經濟簡便的方法是用保險絲。由于晶體管的熱容量小,普通保險絲一般不能起到保護作用,常用的是快速熔斷保險絲。這種方法具有保護容易的優(yōu)點，但是,需要根據(jù)具體開關三極管的安全工作區(qū)要求來選擇保險絲的規(guī)格。這種過流保護措施的缺點是帶來經常更換保險絲的不便。四、過電壓保護開關穩(wěn)壓器的過電壓保護包括輸入過電壓保護和輸出過電壓保護。開關穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源諸如蓄電池和整流器的電壓如果過高,使開關穩(wěn)壓器不能正常工作,甚至損壞內部器件,因此,有必要使用輸入過電壓保護電路。用晶體管和繼電器所組成的保護電路如圖3所示。五、欠電壓保護輸出電壓低于規(guī)定值時，反映了輸入直流電源、開關穩(wěn)壓器內部或者輸出負載發(fā)生了異常。輸入直流電源電壓下降到規(guī)定值之下時，會導致開關穩(wěn)壓器的輸出電壓跌落，輸入電流增大，既危及開關三極管，也危及輸入電源。因此，要設欠電壓保護。六、過熱保護開關穩(wěn)壓器的高集成化和輕量小體積，使其單位體積內的功率密度大大提高，電源裝置內部的元器件對其工作環(huán)境溫度的要求也相應提高。否則，會使電路性能變壞，元器件過早失效。因此在大功率開關穩(wěn)壓器中應該設過熱保護。采用溫度繼電器來檢測電源裝置內部的溫度，當電源裝置內部產生過熱時，溫度繼電器就動作，使整機告警電路處于告警狀態(tài)，實現(xiàn)對電源的過熱保護。亦可將溫度繼電器置于開關三極管的附近，一般大功率管允許的高管殼溫度是75℃，調節(jié)溫度整定值為60℃。當管殼溫度超過允許值后繼電器就切斷電器，對開關管進行保護。直流穩(wěn)壓電源的工作的四個原理我們都知道直流穩(wěn)壓電源是要經過四個環(huán)節(jié)——變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成將220V工頻交流電轉換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，那么對于直流穩(wěn)壓電源那四個環(huán)節(jié)的工作原理你又清不清楚呢？下面由廣州郵科詳細介紹直流穩(wěn)壓電源的工作的四個原理：電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓，各濾波電容C滿足RL-C＝（3~5）T/2，或中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調式三端穩(wěn)壓器。常用可調式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317（LM317）系列，它們的輸出電壓從1.25V－37伏可調，簡的電路外接元件只需一個固定電阻和一只電位器。其芯片內有過渡、過熱和安全保護。