一種開關(guān)穩(wěn)壓電源電路

1、一種開關(guān)穩(wěn)壓電源電路   摘  要：分析一種開關(guān)穩(wěn)壓電源|穩(wěn)壓器的基本原理，介紹了它的電路結(jié)構(gòu)及穩(wěn)壓過程。    關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；自激式；功率轉(zhuǎn)換 1開關(guān)穩(wěn)壓電路的工作原理    開關(guān)穩(wěn)壓電源由輸入部分、功率轉(zhuǎn)換部分、輸出部分、控制部分組成。功率轉(zhuǎn)換部分是開關(guān)電源的核心，它對非穩(wěn)定直流進(jìn)行高頻斬波并完成輸出所需要的變換功能。它主要由開關(guān)三極管和高頻變壓器組成，電路如圖1(a)所示，波形如圖1(b)所示。        Ui是用電網(wǎng)交流

2、220V直接整流濾波得到的直流高壓(這樣可省去工頻變壓器)。高頻變壓器的原繞組為N1，N2為變壓器副繞組，供輸出用。N3為基極正反饋繞組，R1是啟動電阻，R2是限流電阻。    加上電源時，電流通過R1流向開關(guān)管T的基極，使T導(dǎo)通。此時變壓器副邊的二極管反向偏置，于是T集電極電流和變壓器繞組N1中電流相等。由于是從零起動，基極電流不大，就能使T導(dǎo)通。原繞組N1通過電流，產(chǎn)生上正下負(fù)的感應(yīng)電壓，經(jīng)磁芯耦合，反饋繞組N3也產(chǎn)生感應(yīng)電壓UL3，并向T的基極注入iB，使T進(jìn)一步導(dǎo)通，即UL3增加，iB增大，使iC進(jìn)一步增大，這是一個正反饋雪崩過程。  

3、  在T導(dǎo)通期間，副邊因二極管反偏沒有電流。當(dāng)T進(jìn)入高飽和區(qū)后，iC的變化率減小，原邊N1繞組感應(yīng)電壓下降，同時反饋繞組N3電壓下降，造成iB下降，iC下降，這再次形成一個正反饋雪崩過程，使開關(guān)管迅速截止。T的導(dǎo)通時間TON取決于iC達(dá)到飽和的時間。        T導(dǎo)通期間，副邊電路截止，原邊線圈儲能。T截止時，N1的感應(yīng)電壓上負(fù)下正，相應(yīng)地N3的電壓上負(fù)下正，保證T截止，同時副邊N2電壓上正下負(fù)，D導(dǎo)通。由N2通過D向負(fù)載傳送能量，副邊繞組中電流iD線性下降，直到iD=0，電路恢復(fù)起始狀態(tài)，開始一個新的周期，T

4、再次導(dǎo)通。TOFF取決于副邊繞組放電到零的時間。輸出電壓與開關(guān)管的導(dǎo)通時間成正比。2開關(guān)穩(wěn)壓電源的構(gòu)成及穩(wěn)壓過程    開關(guān)電源電路如圖2所示。下面對這個電路的各個主要組成部分的作用及原理作分析。2.1輸入部分        RT1、C1為輸入濾波器(RC低通濾波器)，L1、C2、C3為共模濾波器，可以衰減、削弱共模干擾，V1為全橋電路，橋式整流可防止輸入電源極性接反燒壞電源電路，C4為濾波電容，R2、C5、V2構(gòu)成主繞組吸收網(wǎng)絡(luò)，其作用在后面保護(hù)部分詳細(xì)敘述。2.2功率部分和部分驅(qū)動電路

5、60;       V4為開關(guān)管，R1、R4為啟動電阻，R5、C6及反饋繞組構(gòu)成正反饋開關(guān)管驅(qū)動電路，V6、R7構(gòu)成過激保護(hù)電路，R3、C8構(gòu)成開關(guān)管吸收網(wǎng)絡(luò)，減小其開關(guān)噪聲。2.3輸出部分        (1)V9、C10、C11、L2、C12、C13和線性集成穩(wěn)壓器N1構(gòu)成24V整流濾波及穩(wěn)壓電路，R10、HL4構(gòu)成24V發(fā)光二極管指示電路，R34、XJD構(gòu)成失壓告警電路。        (2

6、)V10、C14、C15、L3、C16構(gòu)成+5V整流濾波電路，R11為固定負(fù)載，R12、HL1為+5V發(fā)光二極管指示電路、R31為+5V測試限流電阻。2.4采樣和控制部分        R14、R15、RP1和穩(wěn)壓管N2構(gòu)成+5V取樣測量回路，C17用于防止穩(wěn)壓管N2自激。光隔N3實現(xiàn)取樣電路與開關(guān)管的電隔離，V8、C9對光隔起保護(hù)作用并抑制自激，V5為脈寬控制管，R6、C7、V7、R8構(gòu)成電流負(fù)反饋回路，R9為限流電阻。2.5電路穩(wěn)壓的過程    如上所述，通過改變開關(guān)管V4的導(dǎo)通時間TON即

7、可達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。    當(dāng)輸出電壓高于+5V時，穩(wěn)壓管N2擊穿導(dǎo)通，使光電隔離器中的發(fā)光二極管導(dǎo)通，其亮度增大，光敏三極管的電流增大，管壓降減小，V5導(dǎo)通。由于V5集電極電流IC5的分流作用，使開關(guān)三極管V4的基極電流減小，促使V4導(dǎo)通時間縮短，提前截止，變壓器原繞組N1儲能減小，從而使輸出電壓UO降低。    當(dāng)輸出電壓低于+5V時，穩(wěn)壓管N2截止，光電三極管N3截止，V5也趨于截止，使V4的基極電流增加，導(dǎo)通時間延長，使N1儲能增加，于是輸出電壓UO升高。2.6保護(hù)電路    這里討論對開關(guān)

8、管V4采取的兩種保護(hù)措施。        (1)過流保護(hù)        V4的過流保護(hù)元件為R6、C7、V7、R8。當(dāng)V4管電流增大時，電阻R6上產(chǎn)生的壓降也增大，V5基極電位升高，使V5導(dǎo)通加劇，V5的集電極分流使V4的基極電流減小，V4的集電極電流也減小，最終V4截止，使V4不會因過流而燒壞。        (2)過壓保護(hù)    變壓器原繞組N1上接有的二極管V2、電阻R2和電容C5，目的在于放掉積蓄在變壓器漏感上能量。否則，開關(guān)管截止的瞬間會出現(xiàn)很高的浪涌電壓，它重迭在開關(guān)管的集電極電壓上，很容易將開關(guān)管擊穿。3結(jié)束語    這種開關(guān)穩(wěn)壓電源有很多優(yōu)點，在SF600收發(fā)信機(jī)的實際應(yīng)用中效果良好。但也存在缺點，需改進(jìn)。