常見幾種開關(guān)電源工作原理及電路圖

1、常見幾種開關(guān)電源工作原理及電路圖一、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(duì)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=UmXTl/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 T

2、1 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?。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?？刂齐娐酚脕碚{(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 2 .

3、.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 VT1VT1 導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器 T T 初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管 VD1VD1 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 VT1VT1 截止時(shí)，變壓器 T T 初級(jí)繞組中存儲(chǔ)的能量，通過次級(jí)繞組及 VDVD1 1整流和電容 C C 濾波后向負(fù)載輸出。豚邂調(diào)制比較蹲牌揖電而謝夜方波善漁源濺I地電踣E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2020100W,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

4、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 VT1VT1 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 20-200kHz20-200kHz 之間。3 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 VT1VT1 導(dǎo)通時(shí)，VD2VD2 也導(dǎo)通，這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感 L L 儲(chǔ)存能量；當(dāng)開關(guān)管 VT1VT1 截止時(shí)，電感 L L 通過續(xù)流二極管 VD3VD3 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。國(guó)四隼班正澈式開關(guān)心曲在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管 VDZVDZ

5、它可以將開關(guān)管VT1VT1 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%50%。 由于這種電路在開關(guān)管 VTVT1 1導(dǎo)通時(shí)，通過變壓器向負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出 50-200W50-200W 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 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。明文自激式開關(guān)電沃當(dāng)接入電源后在 R R1 1 給開關(guān)管 VTVT1 1 提供啟動(dòng)

6、電流， 使 VTVT1 1 開始導(dǎo)通，具集電極電流 IcIc 在 L1L1 中線性增長(zhǎng)，在 L2L2 中感應(yīng)出使 VT1VT1 基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓，使 VT1VT1 很快飽和。與此同時(shí)，感應(yīng)電壓給 C1C1 充電，隨著 C1C1 充電電壓的增高，VTVT1 1基極電位逐漸變低，致使 VT1VT1 退出飽和區(qū)，IcIc 開始減小，在 L2L2 中感應(yīng)出使 VT1VT1 基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓，使 VT1VT1 迅速截止，這時(shí)二極管 VD1VD1 導(dǎo)通，高頻變壓器 T T 初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載。在 VT1VT1 截止時(shí)，L2L2 中沒有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng) R1R

7、1 給 C1C1 反向充電，逐漸提高VT1VT1 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 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。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 VT1VT1 和 VT2,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

8、，在變壓器 T 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Ｌ镆慌畧?bào)院式開裝電流這種電路的優(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 100-500W100-500W 范圍內(nèi)。6 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 VT1VT1導(dǎo)通時(shí)，二極管 VD1VD1 截止，輸人的整流電壓經(jīng) VT1VT1 和 L L 向 C C 充電，這一電流使電感 L L 中的儲(chǔ)能增加。當(dāng)開關(guān)管 VT1VT1 截止時(shí)，電感 L L 感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載 RLRL 和續(xù)流二極管VD1VD1 釋放電感 L L

9、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VT1VT1 基極上的脈沖寬度確定。圖匕-刃期收也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)。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 VT1VT1導(dǎo)通時(shí)，電感L儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管 VT1VT1 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 VD1VD1 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。JUL葉上PHA勢(shì)伍式丹戈小源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 VT1VT1 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。UiOVL,ClClWJKLJUI代巴九反九式開電鐮當(dāng)開關(guān)管 VT1VT1 導(dǎo)通時(shí)，電感 L L 儲(chǔ)存能量，二極管 VD1VD1 截止，負(fù)載 RLRL 靠電容 C C 上次的充電電荷供電。當(dāng)開