自激式并联型开关电源基本原理

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采用开关变压器耦合的开关电源，不仅可以将电源的输入与输出端进行隔离，而且只要改变变压器次级的匝数比，即可获得不同的直流电压值，以实现多路直流电压输出。变压器耦合并联型开关稳压电源在彩色电视机中最为常用，其基本电路如图4-5 所示：0) this.style.zoom=zoom+'%';return false;" title="按此在新窗口浏览图片"  src=http://www.bjjdwx.com/upload/article/a2005032215505751.jpg>在图4-5 中，V1为开关调整管，T为开关变压器，同名端如图所标示，VD1为脉冲整流二极管，C是滤波电容，RL为电源负载。　　1. 启动、振荡原理　　220V电网电压经整流、滤波得到的直流电压被分成两路，一路经起动电阻R给开关调整管提供基极启动电流，另一路经开关变压器初级绕组L1加到开关管的集电极，使开关管V1导通。V1的导通电流经初级绕组L1，在L1两端产生感应电动势e1 ，方向为上正下负，在变压器互感作用下，次级端反馈绕组L2也产生感应电动势e2 ，根据如图所示L2绕组的同名端，e2 也为上正下负，经反馈网络使V1基极电压增加，导通电流增加，感应电动势e1增加，互感电动势e2增加， V1因强烈的正反馈而迅速饱和导通。　　VT饱和后，由于储能电感L1的存在，流经L1的电流线性增加，而L1两端的感应电动势e1 则保持不变。此时，脉冲变压器次级绕组L3两端的感应电压为上负下正，脉冲整流二极管VD1截止，所以300V输入电压 通过开关管 V1对储能电感L1充电储能。同时，由于反馈网络元件的作用，如RC回路的充电，将使V1的基极电流逐渐减小，最终使晶体管退出饱和状态，集电极电流又受控于基极电流，于是基极电流减少，引起V1集电极电流减少，储能电感L1两端感应电势的极性变反，成为上负下正，反馈绕组L2两端感应电势也变成上负下正，经反馈网络导致V1基极电压下降，基极电流进一步减少，强烈的正反馈过程，使得V1迅速截止。　　VT截止时，储能变压器初级绕组L1上产生上负下正的感应电动势，次极绕组L3两端的感应电势为上正下负，脉冲整流二极管VD1导通，向电容C充电，输出直流电压。储存在变压器初级线圈中的磁场能量通过次级线圈向负载泄放。然后电源进入下一周期的振荡过程。2. 稳压控制原理　　在开关脉冲的控制下，当开关晶体管V1基极电压为正时，V1饱和导通，在初级线圈L1中有电流流通，初级线圈L1储存能量；当V1基极电压为零或为负时，V1截止，储存在变压器初级线圈L1中的能量通过次级线圈L2及二极管VD1向负载C、RL 释放，输出直流电压。输入电压Ui和输出电压U0之间有下列关系：U0 = TON N2 Ui /T N1式中， TON是开关调整管V1的导通时间；T 是开关振荡周期；N2 / N1 是开关变压器初、次级匝数比。公式表明：开关稳压电源输出的直流电压U0 与输入电压Ui 、变压器匝数比N2/N1以及开关管的导通时间TON成正比，与开关周期T 成反比。当变压器匝数比和输入电压一定时，只要控制开关管导通时间TON ，或者控制开关管的开关周期T，就能控制输出直流电压的大小。由此，产生了开关电源的两种控制方法即脉宽控制法（在开关周期T 恒定的情况下，控制开关管导通时间TON）和频率控制法（在开关管导通时间TON恒定的情况下，控制开关周期T）。3. 稳压过程　　当交流电网电压波动或电源负载变化时，都会引起电源输出电压的不稳定。例如，输入的交流电压升高时，直流电源的输出电压也会升高，对电源的各负载电路造成严重后果。因此，必须对电源输出的直流电压进行稳压控制，以适应较宽范围的电网电压变化。 　　开关电源均设有取样放大和稳压控制电路。在脉冲变压器次级设取样绕组L4，从该绕组输出的脉冲电压的大小，反应了开关稳压电源对负载供电电压的高低。当输出电压升高或降低时，将取样绕组上的脉冲电压经整流、滤波后变为直流电压，经误差放大电路将电压的变化量取出并放大，由调整电路控制开关管的开关周期，或开关管的导通时间。以脉宽控制方式为例，当输出电压升高时，取样电压经脉宽调整电路控制开关管，使其饱和时间缩短，截止时间增加，从而降低输出电压。