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开关电源使命原理及电路图

宣布时间:2018年04月10日 17:04    宣布者:jinlai2015
要害词: 金籁科技 , 开关电源 , 电感 , 变压器

金籁科技以富厚的开关电源案例剖析,简介单正直激式开关电源,自激式开关电源,推挽式开关电源、降压式开关电源、升压式开关电源和反转式开关电源。

随着全球对动力效果的看重,电子产物的耗能效果将愈来愈凹陷,若何降低其待机功耗,前进供电效力成为一个急待处置赏罚赏罚的效果。传统的线性稳压电源虽然电路结构质朴、使命可靠,但它存在着效力低(只需40%-50%)、体历年夜、铜铁消耗量年夜,使命温度高及调剂规模小等弱点。为了前进效力,人们研制出了开关式稳压电源,它的效力可达85%以上,稳压规模宽,除此以外,还具有稳压精度高、不应用电源变压器等特点,是一种较理想的稳压电源。正由于云云,开关式稳压电源已普遍应用于种种电子装备中,本文对种种开关电源的使命原理作一叙述。

一、开关式稳压电源的基本使命原理

开关式稳压电源接控制要领分为调宽式和调频式两种,在现实的应用中,调宽式应用得较多,在现在开发和应用的开关电源集成电路中,绝年夜多数也为脉宽调制型。是以下面就主要简介调宽式开关稳压电源。

调宽式开关稳压电源的基泉源基础理可参见下图。

关于单极性矩形脉冲来讲,其直流匀称电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流匀称电压值就越高。直流匀称电压U。可由公式盘算,

即Uo=Um×T1/T

式中Um为矩形脉冲最年夜电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。

从上式可以看出,当Um与T稳固时,直流匀称电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样,只需我们想法主意使脉冲宽度随稳压电源输入电压的增高而变窄,便可以到达稳固电压的目的。

2、开关式稳压电源的原理电路

1、基本电路

开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,酿成含有一定脉启航分的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波酿成所须要的直流电压。

控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、较量器振荡器、脉宽调制及基准电压等电路组成。这部门电路现在已集成化,制成了种种开关电源用集成电路。控制电路用来调剂高频开关元件的开关时间比例,以到达稳固输入电压的目的。

2、单端反激式开关电源

单端反激式开关电源的尺度电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅使命在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1导通时,高频变压器T低级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于阻拦状态,在低级绕组中贮存能量。当开关管VT1阻拦时,变压器T低级绕组中存储的能量,经由历程次级绕组及VD1整流和电容C滤波后向负载输入。

单端反激式开关电源是一种资源最低的电源电路,输入功率为20-100W,可以同时输入不合的电压,且有较好的电压调剂率。唯一的弱点是输入的纹波电压较年夜,外特点差,适用于相对结实的负载。

单端反激式开关电源应用的开关管VT1遭受的最年夜反向电压是电路使命电压值的两倍,使命频率在20-200kHz之间。

3、单正直激式开关电源

单正直激式开关电源的尺度电路如图四所示。这类电路在形式上与单端反激式电路类似,但使命情形不合。当开关管VT1导通时,VD2也导通,这时间间电网向负载传送能量,滤波电感L贮存能量;当开关管VT1阻拦时,电感L经由历程续流二极管VD3一连向负载释放能量。

在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2,它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为知足磁芯复位条件,即磁通培植和复位时间应相等,以是电路中脉冲的占空比不克不及年夜于50%。由于这类电路在开关管VT1导通时,经由历程变压器向负载传送能量,以是输入功率规模年夜,可输入50-200W的功率。电路应用的变压器结构严重年夜,体积也较年夜,正由于这个启事,这类电路的现实应用较少。

4、自激式开关稳压电源

自激式开关稳压电源的尺度电路如图五所示。这是一种应用间歇振荡电路组成的开关电源,也是现在普遍应用的基本电源之一。

当接入电源后在R1给开关管VT1供应启动电流,使VT1泉源导通,其集电极电流Ic在L1中线性增添,在L2中感应出使VT1基极规则,发射极端负的正反映电压,使VT1很快饱和。与此同时,感应电压给C1充电,随着C1充电电压的增高,VT1基极电位渐突变低,招致VT1加入饱和区,Ic泉源减小,在L2中感应出使VT1基极端负、发射极规则的电压,使VT1迅速阻拦,这时间间二极管VD1导通,高频变压器T低级绕组中的储能释放给负载。在VT1阻拦时,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,徐徐前进VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转到达饱和状态,电路就这样重复振荡下去。这里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入所须要的电压。

自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的两重作从,也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且使命在反激状态,具有输人和输入相互隔离的优点。这类电路不只适用于年夜功率电源,亦适用于小功率电源。

5、推挽式开关电源

推挽式开关电源的尺度电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯使命在磁滞回线的两侧。电路应用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外勉励方波旌旗暗记的控制下交替的导通与阻拦,在变压器T次级统组取得方波电压,经整流滤波酿成所须要的直流电压。

这类电路的优点是两个开关管容易驱动,主要弱点是开关管的耐压要到达两倍电路峰值电压。电路的输入功率较年夜,浅易在100-500W规模内。

6、降压式开关电源

降压式开关电源的尺度电路如图七所示。当开关管VT1导通时,二极管VD1阻拦,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增添。当开关管VT1阻拦时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量,保持输入直流电压稳固。电路输入直流电压的曲折由加在VT1基极上的脉冲宽度一定。

这类电路应用元件少,它同下面简介的另外两种电路一样,只须要应用电感、电容和二极管便可完成。

7、升压式开关电源

升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管VT1导通时,电感L贮存能量。当开关管VT1阻拦时,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,使输入电压年夜于输人电压,组成升压式开关电源。

8、反转式开关电源

反转式开关电源的尺度电路如图九所示。这类电路又称为升降压式开关电源。岂论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输入真个稳固电压,电路均能正常使命。

当开关管VT1导通时,电感L贮存能量,二极管VD1阻拦,负载RL靠电容C上次的充电电荷供电。当开关管VT1阻拦时,电感L中的电流一连流通,并感应出上负下正的电压,经二极管VD1向负载供电,同时给电容C充电。

以上简介了脉冲宽度调制式开关稳压电源的基本使命原理和种种电路类型,在现实应用中,会有种种各样的现实控制电路,但岂论怎样,也都是在这些基础上生长出来的。

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