高頻可飽和電抗功率調節器（磁占空比控制）

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高頻可飽和電抗功率調節器（磁占空比控制）

可飽和電抗功率調節器，也稱作可飽和磁心磁調節器或磁脈寬調制器，常應用于高頻電源適配器中，是一種線性頻率磁放大器功率控制技術。然而，在高頻應用中，工作方式卻大為不同。
由于近期磁性材料的發展，特別是低損耗矩形磁滑回環軟磁非晶體合金的出現，這些技術現在在高頻開關變換器中有著很有意思的應用。
這種控制方式的主要吸引力是對低電壓下的大電流可以有效地進行調節。飽和電抗器中的功率損耗主要局限于繞組中小的電阻損耗。由于磁心損耗與被控制的負載電流無關，并且與傳送的功率相比較小，所以通常可以忽略。這種方法的優點還體現在飽和電抗器自身的高穩定性和在多輸出電源適配器中提供獨立隔離的副邊調節能力。

大功率電源適配器工作原理
簡單地說，飽和電抗器在高頻電源適配器中相當于一個飽和磁通控制電源適配器開關，利用副邊脈寬控制技術來進行調節。
通過圖中所示的傳統的正激（降壓）調節器電路，可以很好地解釋其工作方式。

該圖表示了輸出LC濾波器和整流器（正如在典型的單端正激變換器副邊見到的樣）。對于這種濾波器結構，輸出電壓與變壓器副邊電壓的關系由下式表示：

式中，Vout=輸出電壓;
Vs=變壓器副邊電壓峰值；
ton=導通時間，單位為us（當A點電壓為正時）;
toff=關斷時間，單位為us（當A點電壓為負時）。
比值ton／(ton=toff)常稱為占空比D。從上面的式子可以看出，調節占空比或輸入電壓可以控制輸出電壓。
在之前的許多技術中，主變壓器原邊的功率脈沖寬度由原邊功率開關來調節，從而達到對輸出電壓的動態控制。在有些多輸出降壓變換器變換器中，可以控制輸入到方波變換器（DC變壓器）的電壓來得到固定的輸出電壓。在多輸出1A電源適配器中，要增加對輔助輸出的調節，所以經常使用線性調節器，盡管線性調節器會出現高損耗。
很明顯，如果使用某種形式的脈沖寬度控制對副邊輸出電壓進行必要的調節，將可以獲得較高的效率。可以在副邊回路中多個位置引入脈寬控制，在圖的例子中，副邊電路中的A點引了開關S1。

圖中的開關與所加的功率脈沖同步工作以進一步減小加在輸出濾波器L1、C1上的脈沖寬度。減小脈沖寬度有兩種方法：一種是提前關斷功率脈沖，因此移動的是功率脈沖的后沿；另一種方法是延時接通功率脈沖，因此移動的是功率脈沖的前沿。這兩種方法都減小了加在輸出濾波器上的有效脈寬，通過對該開關進行動態控制，可以在低輸出電壓下調節輸出。
如果這個開關和其他元件的損耗很低，這種功率控制方法的效率將很高。要達到低損耗，開關必須是接近理想的。也就是說，在接通狀態下開關的電阻接近零，在斷開狀態下，開關的電阻無限大，并且在開關過程中損耗很小。
顯然，圖中的開關可由任何能提供合適的開關作用的器件代替。如功率場效應管 MOSFET、SCR、 triac或晶體管（如 Bison，一種為同步開關設計的功率場效應管）然而，所有這些器件在輸出大電流時具有相對大的損耗。在下一節中介紹的磁電抗器（扼流圈），數碼相機電源適配器可以認為它在飽和時呈“并通”狀態，在非飽和時呈關斷狀態。

電源適配器