隨 著全球?qū)δ茉磫?wèn)題的重視,，電子產(chǎn)品的耗能問(wèn)題將愈來(lái)愈突出，如何降低其待機(jī)功耗,，提高供電效率成為一個(gè)急待解決的問(wèn)題,。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 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(duì)各類開關(guān)電源工作原理作一闡述,。

一,、開關(guān)電源工作原理

　　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(duì)于單極性矩形脈沖來(lái)說(shuō)，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為矩形脈沖最大電壓值;T為矩形脈沖周期;T1為矩形脈沖寬度,。

　　從上式可以看出,，當(dāng)Um 與T 不變時(shí)，直流平均電壓Uo 將與脈沖寬度T1 成正比,。這樣,，只要我們?cè)O(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

　　圖二 開關(guān)電源基本電路框圖

　　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(dòng)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(gè)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?？刂齐娐酚脕?lái)調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)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

　 　單端反激式開關(guān)電源的典型電路如圖三所示,。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè),。所謂的反激，是指當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時(shí),，高 頻變壓器T初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù),，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),，變壓器T初級(jí)繞組中存儲(chǔ)的能量,， 通過(guò)次級(jí)繞組及VD1 整流和電容C濾波后向負(fù)載輸出。

　　單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路,，輸出功率為20-100W,，可以同時(shí)輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率,。唯一的缺點(diǎn)是輸出的紋波電壓較大,，外特性差，適用于相對(duì)固定的負(fù)載,。

　　單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān)管VT1 承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍,，工作頻率在20-200kHz之間。

　　3.單端正激式開關(guān)電源

　　單端正激式開關(guān)電源的典型電路如圖四所示,。這種電路在形式上與單端反激式電路相似,，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),，VD2也

　　導(dǎo)通,，這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感L儲(chǔ)存能量;當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),，電感L通過(guò)續(xù)流二極管VD3 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量,。

　　在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間,。為滿足磁芯復(fù)位條件,，即磁通建立和

　　復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于50%,。由于這種電路在開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí),，通過(guò)變壓器向負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大,，可輸出50-200 W的功率,。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大,，正因?yàn)檫@個(gè)原因,，這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。

　　4.自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源

　　自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖五所示,。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開關(guān)電源,，也是目前廣泛使用的基本電源之一。

　 　當(dāng)接入電源后在R1給開關(guān)管VT1提供啟動(dòng)電流,，使VT1開始導(dǎo)通,，其集電極電流Ic在L1中線性增長(zhǎng),，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為正，發(fā)射極為 負(fù)的正反饋電壓,，使VT1 很快飽和,。與此同時(shí)，感應(yīng)電壓給C1充電,，隨著C1充電電壓的增高,，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區(qū),，Ic 開 始減小,，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓,，使VT1 迅速截止,，這時(shí)二極管VD1導(dǎo)通，高頻變壓器T初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載,。 在VT1截止時(shí),，L2中沒(méi)有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電,，逐漸提高VT1基極電位,，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài),，電路就這 樣重復(fù)振蕩下去,。這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣，由變壓器T的次級(jí)繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓,。

　　自激式開關(guān)電源中的開關(guān)管起著開關(guān)及振蕩的雙重作從,，也省去了控制電路。電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級(jí)且工作在反激狀態(tài),，具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點(diǎn),。這種電路不僅適用于大功率電源,，亦適用于小功率電源,。

　　5.推挽式開關(guān)電源

　　推挽式開關(guān)電源的典型電路如圖六所示。它屬于雙端式變換電路,，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè),。電路使用兩個(gè)開關(guān)管VT1和VT2，兩個(gè)開關(guān)管在外激勵(lì)方波信號(hào)的控制下交替的導(dǎo)通與截止,，在變壓器T次級(jí)統(tǒng)組得到方波電壓,，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>

　　這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開關(guān)管容易驅(qū)動(dòng)，主要缺點(diǎn)是開關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓,。電路的輸出功率較大,，一般在100-500 W范圍內(nèi),。

　　6.降壓式開關(guān)電源

　 　降壓式開關(guān)電源的典型電路如圖七所示。當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時(shí),，二極管VD1 截止,，輸人的整流電壓經(jīng)VT1和L向C充電，這一電流使電感L中的儲(chǔ)能增 加,。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),，電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載RL和續(xù)流二極管VD1釋放電感L中存儲(chǔ)的能量,，維持輸出直流電壓不變,。電路輸出直流電壓 的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。

　　這種電路使用元件少,，它同下面介紹的另外兩種電路一樣,，只需要利用電感、電容和二極管即可實(shí)現(xiàn),。

　　7.升壓式開關(guān)電源

　　升壓式開關(guān)電源的穩(wěn)壓電路如圖八所示,。當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，電感L儲(chǔ)存能量,。當(dāng)開關(guān)管VT1 截止時(shí),，電感L感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上,，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電,，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開關(guān)電源,。

　　8.反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源

　　反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源的典型電路如圖九所示,。這種電路又稱為升降壓式開關(guān)電源。無(wú)論開關(guān)管VT1之前的脈動(dòng)直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓,，電路均能正常工作,。

　　當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，電感L 儲(chǔ)存能量,，二極管VD1 截止,，負(fù)載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí),，電感L中的電流繼續(xù)流通,，并感應(yīng)出上負(fù)下正的電壓，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電,，同時(shí)給電容C充電,。

　　以上介紹了脈沖寬度調(diào)制式開關(guān)電源工作原理和各種電路類型，在實(shí)際應(yīng)用中,，會(huì)有各種各樣的實(shí)際控制電路,，但無(wú)論怎樣,，也都是在這些基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的。更多信息請(qǐng)關(guān)注土巴兔裝修網(wǎng),。