開關(guān)式穩(wěn)壓電源的工作原理

開關(guān)式穩(wěn)壓電源的工作原理隨著全球?qū)δ茉磫栴}的重視，電子產(chǎn)品的耗能問題將愈來愈突出，如何降低其待機(jī)功耗，提高供電效率成為一個急待解決的問題。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，但它存在著效率低（只有40%－50%）、體積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調(diào)整范圍小等缺點(diǎn)。為了提高效率，人們研制出了開關(guān)式穩(wěn)壓電源，它的效率可達(dá)85%以上，穩(wěn)壓范圍寬，除此之外，還具有穩(wěn)壓精度高、不使用電源變壓器等特點(diǎn)，是一種較理想的穩(wěn)壓電源。正因?yàn)槿绱?，開關(guān)式穩(wěn)壓電源已廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，本文對各類開關(guān)電源的工作原理作一闡述。一、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本工作原理開關(guān)式穩(wěn)壓電源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種，在實(shí)際的應(yīng)用中，調(diào)寬式使用得較多，在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源。

調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理可參見下圖。

對于單極性矩形脈沖來說，其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ?？捎晒接?jì)算，即Uo=Um×T1/T式中Um—矩形脈沖最大電壓值；

T

—矩形脈沖周期；

T1—矩形脈沖寬度。從上式可以看出，當(dāng)Um與T不變時，直流平均電壓Uo將與脈沖寬度T1成正比。這樣，只要我們設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。

二、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的原理電路

1、基本電路開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖如圖二所示。交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

２．單端反激式開關(guān)電源侮搬單端何反激家式開講關(guān)電宴源的慣典型弱電路滅如圖燃三所都示。網(wǎng)電路指中所披謂的樸單端林是指內(nèi)高頻精變換切器的躬磁芯慚僅工騾作在妄磁滯氧回線編的一哪側(cè)。忽所謂土的反名激，竟是指屯當(dāng)開竭關(guān)管搏VT啞1導(dǎo)身通時孫，高閱頻變啊壓器疏Ｔ初胳級繞減組的魚感應(yīng)何電壓劈為上哲正下續(xù)負(fù)，豈整流派二極竄管V執(zhí)D1婦處于濫截止停狀態(tài)振，在趁初級綿繞組鳳中儲譽(yù)存能佛量。午當(dāng)開宋關(guān)管炭VT幻1截莖止時飄，變嗎壓器摔Ｔ初斃級繞楚組中懂存儲相的能兩量，滋通過窯次級諷繞組哀及V晚D1極整流急和電邊容Ｃ親濾波掉后向鈔負(fù)載醫(yī)輸出本。諷缺單端旱反激董式開米關(guān)電完源是肺一種埋成本撲最低噸的電嫌源電柄路，指輸出拌功率叔為2宅0－良10獵0Ｗ吹，可鬼以同窄時輸欠出不鳴同的輔電壓尤，且精有較功好的駁電壓撈調(diào)整墻率。慮唯一訊的缺唐點(diǎn)是武輸出雁的紋艘波電嘉壓較袍大，劣外特惰性差增，適厚用于零相對惠固定笛的負(fù)災(zāi)載。惹賺單端爆反激裙式開肯關(guān)電戲源使關(guān)用的雹開關(guān)磚管V秘T1假承受版的最怖大反哥向電拼壓是喂電路奧工作孟電壓尸值的皂兩倍絞，工硬作頻聰率在仔20冷－2示00部kH比z之頸間。覽濱３．塘單端慘正激欄式開吹關(guān)電驚源劉

古前單端依正激干式開挽關(guān)電醉源的后典型射電路丸如圖共四所敢示。寨這種屢電路凝在形龍式上擦與單把端反斃激式爛電路納相似覆，但穗工作賺情形找不同徐。當(dāng)呼開關(guān)深管V糖T1贊導(dǎo)通源時，箭VD陷2也嬌導(dǎo)通門，這稅時電及網(wǎng)向藝負(fù)載句傳送珍能量鏟，濾撓波電隙感Ｌ遙儲存貓能量顫；當(dāng)瘋開關(guān)淺管V煮T1堂截止演時，揪電感男Ｌ通循過續(xù)腿流二論極管錘VD恒3繼鄭續(xù)向冊負(fù)載亡釋放袖能量鉗。刮蒙在電先路中吩還設(shè)賠有鉗描位線鋤圈與俘二極秋管V公D2專，它落可以校將開惹關(guān)管餅VT熊1的捕最高物電壓遣限制桃在兩飛倍電度源電剃壓之蛙間。優(yōu)為滿仆足磁避芯復(fù)沿位條撕件，龜即磁傭通建桿立和疊復(fù)位鉛時間戴應(yīng)相革等，蘆所以銜電路勺中脈辰?jīng)_的唇占空析比不權(quán)能大鹿于５喜０％日。

趨由于司這種拖電路蹄在開從關(guān)管蛛VT題1導(dǎo)虎通時夫，通賢過變駁壓器采向負(fù)顛載傳策送能遭量，劑所以滋輸出息功率椒范圍掌大，筒可輸尚出5鼠0－渡20歌0Ｗ秘的功合率。港電路熄使用什的變鑒壓器竄結(jié)構(gòu)闖復(fù)雜西，體攜積也滾較大銷，正棋因?yàn)轫嵾@個介原因藝，這得種電篇路的鑒實(shí)際弟應(yīng)用同較少松。截尤４．握自激恢式開船關(guān)穩(wěn)拾壓電怖源畢峰自激嗎式開諒關(guān)穩(wěn)粉壓電靜源的醫(yī)典型際電路蚊如圖挑五所葬示。批這是麥一種芝利用元間歇麥振蕩辣電路沙組成朱的開站關(guān)電忠源，上也是拔目前敵廣泛紀(jì)使用慰的基照本電腳源之共一。嗽綁當(dāng)接盆入電破源后羨在R煌1給堆開關(guān)責(zé)管V燕T1奧提供灑啟動既電流連，使侮VT割1開淘始導(dǎo)財(cái)通，中其集賴電極蛋電流快Ic駁在L盆1中瓜線性畜增長你，在歸L2著中感籃應(yīng)出競使V炮T1途基極遙為正漆，短發(fā)射練極為歇負(fù)的賀正反蕩饋電冰壓，仇使V既T1新很快顛飽和騾。與餃此同關(guān)時，棚感應(yīng)暴電壓戴給C棉1充山電，檢隨著屋C1言充電猛電壓糠的增斧高，吸VT閑1基滅極電悉位逐酬漸變感低，紫致使昨VT示1退弦出飽灶和區(qū)暑，I獵c開毛始減幣小，繪在L雞2中蠶感應(yīng)仆出使貸VT昨1基輝極為襖負(fù)、朱發(fā)射怪極為裕正的胞電壓頂，使立VT瞞1迅岸速截瓜止，卻這時罷二極轎管V竿D1族導(dǎo)通非，高對頻變旗壓器覽Ｔ初誕級繞忍組中豬的儲漫能釋稈放給裝負(fù)載災(zāi)。在取VT景1截律止時疾，L腔2中壩沒有蹈感應(yīng)淋電壓董，直等流供滅電輸燃人電喂壓又你經(jīng)R韻1給佳C1先反向志充電自，逐盈漸提蘋高V供T1典基極筐電位約，使酬其重銅新導(dǎo)磚通，濟(jì)再次勢翻轉(zhuǎn)熟達(dá)到缸飽和脾狀態(tài)綱，電株路就躁這樣拉重復(fù)將振蕩表下去昏。這份里就算像單碗端反句激式華開關(guān)拍電源蜓那樣問，由錦變壓裕器Ｔ方的次謹(jǐn)級繞墓組向遞負(fù)載恩輸出聚所需暑要的羨電壓丟。核放自激戶式開腫關(guān)電旺源中描的開球關(guān)管拔起著輝開關(guān)損及振率蕩的出雙重盈作從最，也犯省去櫻了控肥制電增路。校電路勾中由終于負(fù)產(chǎn)載位小于變賓壓器展的次患級且用工作畫在反副激狀納態(tài)，礎(chǔ)具有機(jī)輸人陸和輸衫出相紋互隔判離的但優(yōu)點(diǎn)橋。這耍種電緣路不督僅適顆用于晚大功徹率電巾源，師亦適界用于古小功寬率電述源唐租５．糊推挽征式開沈關(guān)電沸源鴉敲推挽酒式開粘關(guān)電州源的波典型給電路悔如圖伶六所印示。橫它屬辮于雙句端式既變換世電路拒，高情頻變講壓器憤的磁宗芯工蒸作在闊磁滯返回線武的兩飼側(cè)。資電路殖使用懲兩個葛開關(guān)縱管V期T1糖和V弄T2綠，兩開個開顧關(guān)管鉗在外峰激勵燦方波國信號怕的控宴制下彼交替哀的導(dǎo)也通與昏截止論，在獻(xiàn)變壓亭器Ｔ污次級雞統(tǒng)組異得到亭方波近電壓焦，經(jīng)卸整流送濾波但變?yōu)閼B(tài)所需豎要的趨直流器電壓抽。呢林這種容電路浩的優(yōu)藥點(diǎn)是質(zhì)兩個體開關(guān)式管容欠易驅(qū)捧動，車主要搶缺點(diǎn)被是開是關(guān)管姜的耐享壓要塘達(dá)到叢兩倍瘡電路籍峰值蛙電壓費(fèi)。電吩路的雀輸出耀功率費(fèi)較大左，一桶般在沿10躁0－該50洋0Ｗ引范圍為內(nèi)。賠慘６．喜降壓遲式開昂關(guān)電鋤源蹈漿降壓都式開餡關(guān)電遠(yuǎn)源的清典型友電路鉗如圖辟七所斜示。積當(dāng)開役關(guān)管干VT財(cái)1導(dǎo)袍通時葡，二越極管陪VD蠟1截酬止，疤輸人膀的整形流電烘壓經(jīng)巷VT椅1和辣L向蝕Ｃ充黑電，友這一最電流庭使電誕感Ｌ圖中的魄儲能沫增加博。當(dāng)凱開關(guān)罰管V檢T1作截止或時，渴電感植Ｌ感芽應(yīng)出扣左負(fù)蹲右正年的電唇壓，寧經(jīng)負(fù)勢載R扮L和離續(xù)流翻二極宅管V蔑D1仁釋放碼電感?。讨行荡鎯斓哪軕n量，播維持粗輸出劍直流慨電壓朋不變爆。電河路輸每出直矮流電儀壓的觸高低絞由加藍(lán)在V患T1屢基極困上的覆脈沖祖寬度貴確定使。殿朱這種敗電路娛使用望元件臂少，桌它同稍下面裁介紹享的另奧外兩塞種電都路一挨樣，懇只需技要利孝用電北感、遲電容評和二屆極管扣即可損實(shí)現(xiàn)脾。損論７．炭升壓陣式開鞏關(guān)電術(shù)源橋壯升壓抖式開騙關(guān)電泡源的吉穩(wěn)壓裳電路齡如圖柔八所逝示。離當(dāng)開吸關(guān)管怨VT掃1導(dǎo)結(jié)通時劈，電汁感Ｌ執(zhí)儲存稼能量干。當(dāng)盾開關(guān)橡管V脊T1不截止破時，匯電感朵Ｌ感虎應(yīng)出壩左負(fù)詳右正柱的電紡壓，煎該電檔壓疊而加在廢輸人額電壓槳上，硬經(jīng)二工極管帆VD中1向較負(fù)載裂供電中，使翅輸出界電壓盼大于吧輸人喘電壓宏，形梯成升翠壓式捆開關(guān)龍電源償。核督８．辰反轉(zhuǎn)臟式開預(yù)關(guān)電矩源回邪反轉(zhuǎn)臘式開家關(guān)電念源的杏典型籌電路茂如圖抱九所亡示。垂這種威電路鋪又稱剪為升夢降壓丹式開線關(guān)電奇源。楚無論辭開關(guān)屑管V滲T1本之前勺的脈愧動直霸流電潔壓高扇于或什低于吸輸出潔端的部穩(wěn)定肉電壓千，電嚷路均偵能