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    开关式稳压电源工作原理
    开关式稳压电源工作原理
    当前位置: > 电工技术更新时间:2014-01-24 16:11:09主题:开关式稳压电源工作原理 围观:
       1、基本电路
      
                                                  图二 开关电源基本电路框图
           开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
           交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
           控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。
          2.单端反激式开关电源
           单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管vt1 导通时,高频变压器t初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管vd1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管vt1截止时,变压器t初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及vd1 整流和电容c滤波后向负载输出。
      
            单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100w,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。
            单端反激式开关电源使用的开关管vt1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200khz之间。
    3.单端正激式开关电源
            单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管vt1导通时,vd2也
    导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感l储存能量;当开关管vt1截止时,电感l通过续流二极管vd3 继续向负载释放能量。
      
            在电路中还设有钳位线圈与二极管vd2,它可以将开关管vt1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件,即磁通建立和
    复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管vt1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50-200 w的功率。电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。
    4.自激式开关稳压电源
             自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,也是目前广泛使用的基本电源之一。
      
            当接入电源后在r1给开关管vt1提供启动电流,使vt1开始导通,其集电极电流ic在l1中线性增长,在l2 中感应出使vt1 基极为正,发射极为负的正反馈电压,使vt1 很快饱和。与此同时,感应电压给c1充电,随着c1充电电压的增高,vt1基极电位逐渐变低,致使vt1退出饱和区,ic 开始减小,在l2 中感应出使vt1 基极为负、发射极为正的电压,使vt1 迅速截止,这时二极管vd1导通,高频变压器t初级绕组中的储能释放给负载。在vt1截止时,l2中没有感应电压,直流供电输人电压又经r1给c1反向充电,逐渐提高vt1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器t的次级绕组向负载输出所需要的电压。
    自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从,也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源。
    5.推挽式开关电源
            推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管vt1和vt2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器t次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。
      
           这种电路的优点是两个开关管容易驱动,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在100-500 w范围内。
    6.降压式开关电源
             降压式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管vt1 导通时,二极管vd1 截止,输人的整流电压经vt1和l向c充电,这一电流使电感l中的储能增加。当开关管vt1截止时,电感l感应出左负右正的电压,经负载rl和续流二极管vd1释放电感l中存储的能量,维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在vt1基极上的脉冲宽度确定。
      
             这种电路使用元件少,它同下面介绍的另外两种电路一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。
    7.升压式开关电源
            升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管 vt1 导通时,电感l储存能量。当开关管vt1 截止时,电感l感应出左负右正的电压,该电压叠加在输人电压上,经二极管vd1向负载供电,使输出电压大于输人电压,形成升压式开关电源。
      
    8.反转式开关电源
            反转式开关电源的典型电路如图九所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管vt1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。
      
             当开关管 vt1 导通时,电感l 储存能量,二极管vd1 截止,负载rl靠电容c上次的充电电荷供电。当开关管vt1截止时,电感l中的电流继续流通,并感应出上负下正的电压,经二极管vd1向负载供电,同时给电容c充电。
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