特種電源

特種電源

特種電源一般是為特殊負載或場合要求而設計的電源。

概念

特種電源: 特種電源一般是為特殊負載或場合要求而設計的,它的套用十分廣泛。

分類

 特種電源又可細分為:岸電電源、安防電源、 高壓電源醫療電源 、軍用電源、航空航天電源、雷射電源、其他特種電源
特種電源的幾種類型
1)電子束焊機用大功率高壓電源
電子束焊接因具有不用焊條、不易氧化、工藝重複性好及熱變形量小的優點而廣泛套用於航空航天、原子能、國防及軍工、汽車和電氣電工儀表等眾多行業。電子束焊接的基本原理是電子槍中的陰極由於直接或間接加熱而發射電子,該
電子在高壓靜電場的加速下通過電磁場的聚焦就可以形成能量密度極高的電子束,用此電子束去轟擊工件,巨大的動能轉化為熱量,使焊接處工件熔化,形成熔池,從而實現對工件的焊接。高壓電源是設備的關鍵技術之一,它主要為電
子槍提供加速電壓,其性能好壞直接決定電子束焊接工藝和焊接質量。電子束焊機用高壓電源與其它類型的高壓電源相比,具有不同的技術特性,技術要求主要為紋波係數和穩定度,紋波係數要求小於1%,穩定度為±1%,甚至紋波係數小
於0.5%,穩定度為±0.5%,同時重複性要求小於0.5%。以上要求均根據電子束斑和焊接工藝所決定。電子束焊機用高壓電源的操作是必須與有關係統進行連鎖保護,主要有真空連鎖、陰極連鎖、閘閥連鎖、聚焦連鎖等,以確保設備和人
身安全。高壓電源必須符合EMC標準,具有軟起動功能,防止突然合閘對電源的衝擊。
這種電源由於功率大(達30kW),輸出電壓高(150kV),工作頻率較高(20kHz),而對穩定精度、紋波及電壓調節率均有較高的要求。選用先進的三相全控可控整流技術、大功率高頻逆變器,用新型功率器件IGBT作為功率開關。三相全控可
控整流和逆變器各自採用獨立的控制板,IGBT驅動採用進口厚膜驅動電路,加上輸入電網濾波器和平波電抗器及電容組成的濾波電路。使電源的功率變換部分具有較好的技術先進性和良好的功率變換性。
高壓部分:高壓變壓器磁芯採用最新的非晶態材料,採用獨特的高頻高壓繞制工藝,雙高壓變壓器疊加工作。先進的整流和合理的倍壓電路以及高壓均壓技術保證高壓電源的高壓部分穩定可靠,反饋及高壓指示信號用精密的分壓器,由
高壓輸出端直接採樣,保證電源有很高的穩壓精度、電壓調整率和準確可信的高壓測量精度。採用合理的高壓濾波技術,保證電源有良好的紋波。高壓部分放在一個油箱內。
2)雷達發射機用的高壓電源
在現代雷達發射機中,用行波管(TWT)作為微波功率放大器件占有很大的比例,作為高功率部分,它的可靠性與技術指標如何,對雷達發射機乃至整個雷達有著直接的影響。而支撐著行波管的高壓電源(系統)更顯得至為重要。開關電
源技術作為一種高頻、高效電力電子技術,隨著電子元器件、產品的不斷更新,大功率器件的更新換代,大功率開關電源技術得到了發展。本文所介紹的雷達行波管用高壓開關電源,可採用全橋諧振PWM調製方式,大功率開關器件採用先
進的IGBT模組及先進可靠的驅動電路,使得電源的整體性能良好,穩定度好,並且具有各種保護功能。
電源電路由以下幾部分組成:(1)電網濾波器,(2)整流濾波,(3)全橋變換器,(4)高壓變壓器,(5)高壓整流濾波,(6)脈寬調製與控制電路,(7)驅動電路,(8)保護電路等。
工作原理:將50Hz三相380V通過電網濾波器,經整流及濾波得到500多伏的直流電壓,供給串聯諧振變換器。由於本電源輸出高達20kV,為了減輕變壓器的設計難度以及減小高壓整流二極體的耐壓值、提高電源的可靠性,我們採用變壓器
兩個次級分別全橋整流,然後疊加輸出。全橋變換器由四個IGBT、一個高頻變壓器及整流電路組成。控制電路提供兩對彼此絕緣、相位相差180°的脈衝輸入到IGBT驅動電路,控制IGBT的通斷。將直流電壓變換成為交變的20kHz脈衝電壓,
經變壓器及全橋整流和濾波電路,得到幾十kV的電壓。
3)高壓脈衝電源
在雷達導航設備中,其發射部分一般都需要一高電壓、窄脈衝、不同重複頻率的強功率脈衝
源。這種強功率脈衝源一般通過一個高壓電源將市電升為幾千伏至幾十千伏直流高壓,然後由一個調製器將直流高壓調製為所需脈寬及頻率的脈衝源以供發射管使用。
脈衝源主要由高壓電源及調製器部分組成,高壓電源採用開關穩壓電源,調製器採用半導體器件的固態調製器。
使用方給出的觸發脈衝是TTL電平的信號,應在輸入隔離變壓器前增加接口電路,此接口電路一是為了預放大TTL脈衝信號,二是為了與隔離變壓器匹配。為了達到隔離的目的,使用方可提供此接口電路的電源,製造方只需提出電源需求
並在電路中設計相應的變換、濾波電路即可。
觸發脈衝經過脈衝變壓器隔離後經過預調器脈衝整形,功率放大後去觸發調製板和截尾板工作。由預調器產生的激勵脈衝經過變壓器隔離去驅動調製板的每一隻場效應管,此時調製板導通高壓電源送到微波三極體的陽極,微波三極體的
陰極電子開始發射,微波三極體將送入輸入端的小功率高頻信號放大成大功率的高頻信號。當脈衝結束時,由預調器產生的截尾脈衝去觸發截尾板,截尾板導通後將微波三極體的分布電容釋放,所以可以得到很好的脈衝後沿。

特點

(1)工作電壓低

特種電源特種電源
一般的工作電壓為3.0~3.6V。有一些工作電壓更低,如2.0、2.5、2.7V等;也有一些
工作電壓為5V,還有少數12V或28V的特殊用途的電壓源。 

(2)工作電流不大

從幾毫安到幾安都有,但由於大多數嵌入式電子產品的工作電流小於300mA,所以30~300mA的電源IC 在品種及數量上占較大的比例。

(3)封裝尺寸小

近年來發展的攜帶型產品都採用貼片式器件,電源IC也不例外,主要有SO封裝、SOT-23封裝,μMAX封裝及封裝尺寸最小的SC-70及最新的SMD封裝等,使電源占的空間越來越小。

(4)完善的保護措施

新型電源IC有完善的保護措施,這包括:輸出過流限制、過熱保護、短路保護及電池極性接反保護,使電源工作安全可靠,不易損壞。 

(5)耗電小及關閉電源功能

新型電源IC的靜態電流都較小,一般為幾十μA到幾百μA。個別微功耗的線性穩壓器其靜態電流僅1.1μA。另外,不少電源IC有關閉電源控制端功能(用電平來控制),在關閉電源狀態時IC自身耗電在1μA左右。由於它可使一部分電路不工作,可大大節省電能。例如,在無線通信設備上,在傳送狀態時可關閉接收電路;在未接收到信號時可關閉顯示電路等。

(6)有電源工作狀態信號輸出

不少攜帶型電子產品中有單片機,在電源因過熱或電池低電壓而使輸出電壓下降一定百分數時,電源IC有一個電源工作狀態信號輸給單片機,使單片機復位。利用這個信號也可以做成電源工作狀態指示(當電池低電壓時,有LED顯示)。

(7)輸出電壓精度高

一般的輸出電壓精度為±2~4%之間,有不少新型電源IC的精度可達±0.5~±1%;並且輸出電壓溫度係數較小,一般為±0.3~±0.5mV/℃,而有一些可達到±0.1mV/℃的水平。線性調整率一般為0.05%~0.1%/V,有的可達0.01%/V;負載調整率一般為0.3~0.5%/mA,有的可達0.01%/mA。

(8)新型組合式電源IC

升壓式DC/DC變換器的效率高但紋波及噪聲電壓較大,低壓差線性穩壓器效率低但噪聲最小,這兩者結合組成的雙輸出電源IC可較好地解決效率及噪聲的問題。例如,數字電路部分採用升壓式DC/DC 變換器電源而對噪聲敏感的電路採用LDO電源。這種電源IC有MAX710/711,MAX1705/1706等。另一種例子是電荷泵+LDO組成,輸出穩壓的電荷泵電源IC,例如MAX868,它可輸出0~-2VIN可調的穩定電壓,並可提供30mA電流;MAX1673穩壓型電荷泵電源IC輸出與VIN相同的負壓,輸出電流可達125mA。

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