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干货 开关电源根底:作业原理和电路图

发布时间:2022-09-26 00:52:01 来源:火狐体育app最新 点击次数:20 作者:火狐体育app最新

  本文开关电源作业原理是开关电源工程师全力收拾的原理剖析,以丰厚的开关电源事例剖析,介绍单规矩激式开关电源、自激式开关电源、推挽式开关电源、降压式开关电源、升压式开关电源和回转式开关电源。

  跟着全球对动力问题的注重,电子产品的耗能问题将愈来愈杰出,怎么下降其待机功耗,进步供电功率成为一个急待处理的问题。传统的线性稳压电源尽管电路结构简略、作业牢靠,但它存在着功率低(只需40%~50%)、体积大、铜铁耗费量大,作业温度高及调整规模小等缺陷。

  为了进步功率,人们研发出了开关式稳压电源,它的功率可达85%以上,稳压规模宽,除此之外,还具有稳压精度高、不运用电源变压器等特色,是一种较抱负的稳压电源。正因为如此,开关式稳压电源已广泛运用于各种电子设备中,本文对各类开关电源的作业原理作一论述。

  开关式稳压电源接操控方法分为调宽式和调频式两种,在实践的运用中,调宽式运用得较多,在现在开发和运用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因而下面就首要介绍调宽式开关稳压电源。

  关于单极性矩形脉冲来说,其直流均匀电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流均匀电压值就越高,直流均匀电压为U。可由公式核算,即Uo=Um×T1/T,式中Um为矩形脉冲最

  从上式能够看出,当Um与T不变时,直流均匀电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样,只需咱们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就能够到达安稳电压的意图。

  沟通电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有必定脉动成份的直流电压,该电压进人高频改换器被转换成所需电压值的方波,最终再将这个方波电压经整流滤波变为所需求的直流电压。

  操控电路为一脉冲宽度调制器,它首要由取样器、比较器、振动器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路现在已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。操控电路用来调整高频开关元件的开关时刻份额,以到达安稳输出电压的意图。

  单端反激式开关电源的典型电路如下图所示。电路中所谓的单端是指高频改换器的磁芯仅作业在磁滞回线的一侧。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处于截止状况,在初级绕组中贮存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,经过次级绕组及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本钱最低的电源电路,输出功率为20~100W,能够一起输出不同的电压,且有较好的电压调整率。

  仅有的缺陷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运用的开关管VT1接受的最大反向电压是电路作业电压值的两倍,作业频率在20~200kHz之间。

  单规矩激式开关电源的典型电路如下图所示。这种电路在形式上与单端反激式电路类似,但作业景象不同。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贮存能量;当开关管VT1截止时,电感L经过续流二极管VD3持续向负载开释能量。

  在电路中还设有钳位线的最高电压约束在两倍电源电压之间。为满意磁芯复位条件,即磁通树立和复位时刻应持平,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。

  因为这种电路在开关管VT1导通时,经过变压器向负载传送能量,所以输出功率规模大,可输出50~200W的功率。电路运用的变压器结构杂乱,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实践运用较少。

  自激式开关稳压电源的典型电路如下图所示。这是一种运用间歇振动电路组成的开关电源,也是现在广泛运用的根本电源之一。

  当接入电源后在R1给开关管VT1供给发动电流,使VT1开端导通,其集电极电流Ic在L1中线基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1很快饱满。

  与此一起,感应电压给C1充电,跟着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐步变低,致使VT1退出饱满区,Ic开端减小,在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压,使VT1敏捷截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能开释给负载。

  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,逐步进步VT1基极电位,使其从头导通,再次翻转到达饱满状况,电路就这样重复振动下去。这儿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求的电压。

  自激式开关电源中的开关管起着开关及振动的双重作从,也省去了操控电路。电路中因为负载坐落变压器的次级且作业在反激状况,具有输人和输出彼此阻隔的长处。这种电路不只适用于大功率电源,亦适用于小功率电源。

  推挽式开关电源的典型电路如下图所示。它归于双端式改换电路,高频变压器的磁芯作业在磁滞回线的两边。电路运用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外鼓励方波信号的操控下替换的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需求的直流电压。

  这种电路的长处是两个开关管简单驱动,首要缺陷是开关管的耐压要到达两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在100~500W规模内。

  降压式开关电源的典型电路如下图所示。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中的储能添加。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开释电感L中存储的能量,保持输出直流电压不变。电路输出直流电压的凹凸由加在VT1基极上的脉冲宽度确认。

  升压式开关电源的稳压电路如上图所示。当开关管VT1导通时,电感L贮存能量。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,构成升压式开关电源。

  回转式开关电源的典型电路如下图所示。这种电路又称为升降压式开关电源。不管开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的安稳电压,电路均能正常作业。