電源換流器

將直流電變成交流電或另一種直流電壓值的電路，簡稱換流器。前者一般稱為 DC/AC換流器（或逆變器），後者稱為 DC/DC變換器。

基本介紹

• 中文名：電源換流器
• 直流電源：乾電池、太陽電池或其他電池
• 特點：可用工業交流電源,
• 要求：需要用蓄電池作為備用電源

介紹

攜帶型或用於空間電子設備的直流電源一般是乾電池、太陽電池或其他電池。某些固定設備雖可用工業交流電源,但為了保證不間斷供電,仍需要用蓄電池作為備用電源。這些電源的電壓值大多是額定的，在需要不同電壓值的直流電或交流電時，就需要使用電源換流器。

對換流器的要求是換流後的電壓應足夠穩定，效率高，電路簡單、可靠。早期的換流器件大多用機械振動子，性能較差。現代主要用換流效率和可靠性都較高的電晶體或可控矽等電子器件。

分類

電流換流器的種類很多，但工作方式基本上可歸結為圖1中 DC/AC換流器的框圖。把直流電壓Udc加到振盪器,使之產生交變電壓uac，再由變壓器Tp將此交變信號變換到所需電壓值，完成逆變過程。DC/DC變換器通常是在DC/AC逆變器之後再加上整流－濾波電路。

圖1

圖2為單管DC/DC變換器電路，當電路接通時,電晶體Tr的基極因正偏而導通。通過變壓器Tp初級繞組Wc的集電極電流,使基極繞組Wb感應一電壓。繞組的極性保證它為正反饋而使Tr在極短時間內進入飽和，但起始的集電極電流很小，Wc所感應的電壓近似於電源電壓Udc。若Wc的電感為Lc,則集電極電流ic的增長速率為dic/dt=Udc/Lc,因而基極感應電壓和基極電流均為一常數。這時次級繞組Wo的極性使二級管D處於反偏,負載RL不會有電流流過。此後ic逐漸增長,直至Tr脫離飽和區而進入放大區。但因ib不變,ic也不會繼續增大，因此Wc及Wb的感應電壓開始減小,ic及ib也隨之減小。集電極感應電壓的逐漸下降又使電晶體Tr在極短時間內進入截止區。在此瞬間,次級繞組Wo上感應的電壓正好使D導通,產生次級電流。Tr截止後，儲存在繞組電感中的電能向負載釋放。至此，電路即完成一周的振盪過程。只要Co和RL的數值較大,電路的輸出電壓uo幾乎保持不變。在次級負載RL上獲得的功率應相當於在導通期間儲存在Lc中的能量。因此輸出電壓uo應與ic(max)=hFE·ib和負載電阻RL有關。改變ib的大小可以改變uo的值。利用這種電路僅需數十伏電壓的直流電源Ubc可獲得數萬伏的高壓輸出。這種電路在負載RL開路時電壓劇增，因此必須採取保護措施。簡單的辦法是在Wc上並聯一電容C。單管變換器電路簡單,效率較低(約60%～75%)，適於小功率運用。對較大功率多採用推挽式換流器電路或雙變壓器換流器電路。

圖2