開關電源工作原理圖

開關電源工作原理圖1。 開關電源的基本工作原理

開關電源的連接操縱方法分為寬度調節和頻率調制兩種。 在實際應用中，更多地使用寬度調節類型。 在電流開關電源集成電路的開發和使用中，大多數也被脈寬調制。因此，以下主要介紹寬度可調的開關電源。

可調寬度開關電源的基本原理如下圖所示。

對于單極性矩形脈沖，DC平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度。 脈沖越寬，直流平均電壓值越高。平均直流電壓U可通過以下公式計算

那就是Uo = Um×T1 / T

其中，Um是矩形脈沖的大電壓值； T是矩形脈沖周期； T1是矩形脈沖寬度。

從上式可以看出，當Um和T不變時，平均直流電壓Uo和脈沖寬度T1成正比。這樣，只要我們嘗試隨著穩壓電源的輸出電壓的增加而使脈沖寬度變窄，就可以達到穩定電壓的目的。

二，開關電源的原理電路

1。 基本電路

圖2開關電源的基本電路框圖

開關電源的基本電路框圖如圖2所示。

經過整流電路和濾波電路的整流濾波后，交流電壓變為包含肯定脈動重量的直流電壓。 通過高頻轉換器將該電壓轉換成期望電壓值的方波，后對該方波電壓進行整流。濾波成為所需的直流電壓。

操縱電路是一個脈寬調制器，主要由采樣器，比較器，振蕩器，脈寬調制和參考電壓等電路組成?，F在，電路的這一部分已集成在一起，從而形成了用于開關電源的各種集成電路。操縱電路用于調節高頻開關元件的開關時間比，以達到穩定輸出電壓的目的。

2。 單端反激式開關電源

單端反激式開關電源的典型電路如圖3所示。電路中所謂的單端意味著高頻轉換器的磁芯僅在磁滯回路的一側工作。所謂反激是指當開關VT1接通時，高頻變壓器T的初級繞組的感應電壓為正和負，整流二極管VD1處于截止狀態，能量存儲在 初級繞組。當開關管VT1斷開時，存儲在變壓器T的初級繞組中的能量將在通過次級繞組和VD1整流并由電容器C濾波后輸出到負載。

單端反激式開關電源是成本低的電源電路，輸出功率為20-100W，可以同時輸出不同的電壓，并具有更好的穩壓率。唯一的缺點是輸出紋波電壓大且外部特性差，因此適用于相對固定的負載。

單端反激式開關電源使用的開關管VT1的大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20到200 kHz之間。

3。 單端正向開關電源

單端正向開關電源的典型電路如圖4所示。該電路的形式類似于單端反激電路，但工作條件不同。當開關管VT1打開時，VD2也

開啟，然后電網將能量傳輸到負載，濾波電感L儲存能量； 當開關管VT1被切斷時，電感器L繼續通過續流二極管VD3向負載釋放能量。

電路中還有一個鉗位線圈和一個二極管VD2，可將開關VT1的大電壓限制為電源電壓的兩倍。為了滿足鐵心復位條件，即建站了磁通量并

復位時間應相等，以使電路中脈沖的占空比不能大于50％。因為當開關管VT1接通時，電路通過變壓器將能量傳輸到負載，所以輸出功率范圍特別大，并且可以輸出50-200 W的功率。電路中使用的變壓器結構復雜且體積大。 因此，該電路的實際應用較少。

4。 自激式開關電源

自激式開關電源的典型電路如圖5所示。這是一種由間歇振蕩電路和廣泛使用的基本電源組成的開關電源。

當連接電源時，啟動電流在R1處提供給開關VT1，因此VT1開始導通，其集電極電流Ic在L1中線性增加，并且VT1的基極被感應為正，而負值為負。 正反饋電壓在L2中傳輸?？焖偈筕T1飽和。同時，感應電壓為C1充電。 隨著C1的充電電壓增加，VT1的基極電勢逐漸變低，導致VT1離開飽和區，Ic開始下降，并且VT1的基極被感應為負，并且在L2中感應出發射極。正電壓使VT1快速截止。 此時，二極管VD1導通，并且存儲在高頻變壓器T的一次繞組中的能量被釋放給負載。當VT1關閉時，L2中沒有感應電壓，并且直流電源輸入電壓通過R1反向充電至C1，逐漸增加VT1的基極電勢，將其打開，然后再次翻轉以達到飽和，因此 電路將反復振蕩。在這里，就像單端反激式開關電源一樣，變壓器T的次級繞組將所需的電壓輸出到負載。

自激式開關電源中的開關管起著開關和振蕩的雙重作用，因此省略了操縱電路。由于負載位于變壓器的次級側，并且工作在反激狀態，因此具有將輸入和輸出彼此隔離的優點。該電路不僅適用于大功率電源，還適用于低功率電源。

5， 推挽式開關電源

推挽式開關電源的典型電路如圖6所示。它屬于雙端轉換電路，高頻變壓器的磁芯作用于磁滯回線的兩側。該電路使用兩個開關管VT1和VT2。 在外部激勵方波信號的操縱下，兩個開關管交替打開和關閉。 在變壓器T次級組中獲得方波電壓，整流后的濾波器變為所需的DCVoltage。

該電路的優點是兩個開關管易于驅動。 主要缺點是開關管的耐壓應達到電路峰值電壓的兩倍。電路的輸出功率特別大，通常在100-500 W的范圍內。

6。 降壓開關電源

降壓開關電源的典型電路如圖7所示。當開關管VT1導通時，二極管VD1截止，并且輸入的整流電壓通過VT1和L充電至C。 該電流增加了電感器L中的能量存儲。當開關管VT1斷開時，電感器L感應出左正負電壓，并且通過負載RL和續流二極管VD1釋放存儲在電感器L中的能量，以保持輸出DC電壓不變。電路輸出的直流電壓的電平由施加到VT1的基極的脈沖寬度確定。

該電路使用更少的組件，并且和下面描述的其他兩個電路相同，這只能通過使用電感器，電容器和二極管來實現。

7。 升壓開關電源

升壓型開關電源穩壓電路如圖8所示。當開關VT1導通時，電感器L存儲能量。當開關管VT1關斷時，電感器L感測到左負右正電壓，該正負電壓疊加在輸入電壓上，并通過二極管VD1向負載供電，從而輸出電壓大于輸入電壓， 從而形成升壓開關電源。

8。 反向開關電源

反相開關電源的典型電路如圖9所示。該電路也稱為降壓-升壓開關電源。無論開關管VT1之前的脈動直流電壓高于還是低于輸出端的穩定電壓，電路都可以正常工作。

當開關VT1接通時，電感器L儲存能量，二極管VD1斷開，并且負載RL由電容器C的后一次充電供電。當開關VT1截止時，電感器L中的電流繼續循環，并且感應出負電壓和正電壓以通過二極管VD1向負載供電，并同時為電容器C充電。

以上介紹了脈寬調制開關電源的基本工作原理和各種電路類型。 在實際應用中，會有各種實際的操縱電路，但是無論如何，它們都是在這些基礎上開發的。的。

間歇振蕩器

間歇振蕩器是由脈沖變壓器和單級放大器組成的強正反饋振蕩器。它的特點是輸出矩形脈沖的寬度窄，占空比大，效率高。間歇性振蕩器可以分為兩種：激發型和自激型。通常用于脈沖生成和整形，本節僅商量自激間歇振蕩器。

共發射極自激間歇振蕩電路如圖Z1630所示。Tγ是用于傳輸脈沖信號的脈沖變壓器，其處理結構要比一般變壓器高。Rb和C是確定振蕩頻率的時序元素，D是阻尼二極管。輸出脈沖的形成可分為以下四個階段。

1。前沿

打開電源后，T型管將打開，從而產生ib和ic電流。當ic流經L1時，它將在上端產生一個正感應電壓。 同時，它通過變壓器耦合在L2的基極端子上產生正感應電壓，導致基極電勢增加，ib進一步增加并被T管放大，從而ic進一步增加，從而形成強正 反饋。 結果，T管迅速飽和，并且輸出電壓Uo = UCES接近零形成了輸出脈沖的前沿。

2。平頂

在T管飽和之后，正反饋過程結束，流經L1的電流近似線性增加。 同時，L2中感應電壓的極性和大小保持不變，并且電容器C通過發射極結充電。 充電常數為（由于Rb“ rbe），交替充電的進行，電容器兩端的電壓增加，基極電位逐步轉變，ib轉換，從而使ic交替，直到T管離開飽和區并進入放大區域，平頂階段結束了。顯然，輸出脈沖寬度tk由充電時間常數rbeC確定。

3。結語

T管進入放大區域后，ib繼續減小，ic相應減小，從而通過變壓器的耦合在L1的上端感應出負的感應電壓，在L2的感應端上引起負的基極電壓。，基礎電位A進一步減小，ib進一步減小，Ic減小，從而形成強的正反饋。 結果是T管迅速切斷，形成了脈沖的后沿。由于從打開T型管到關閉T型管的時間特別短，因此電流ic的變化率特別大，因此L1上會產生高反沖電壓，從而大大增加了T型管的集電極電位。同時，在基座上產生高的負壓。圖中的二極管D用于抑制反沖電壓，以預防晶體管擊穿。

4。間歇期

切斷T管后，電容器C兩端的充電電壓分別為負和正，這將使基極反向并使T管保持斷開。同時，電容器C通過Rb和Ec放電。 由于大的放電時間常數Rbc，放電電流變化緩慢，L2上的感應電壓特別小，可以忽略不計。因此，基極電勢從負數呈指數增長，并趨于+ Ec。 當基極上升到初始導通電壓時，晶體管再次導通。之后，它一次又一次地啟動，引起自激振蕩。顯然，暫停時間和放電時間常數Rbc有關。用于計算暫停時間tb的近似公式為。其中，n是變壓器的變壓比。因為tb >> tk，所以間歇振蕩器的周期為：。

上式表明調整Rb和C值可以改變振蕩周期T.輸出電壓和電流波形如圖T1631所示。電路結構簡單，易于調整。主要用于電視場振蕩電路

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