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    一種開關穩壓電源電路
    點擊次數:2393 更新時間:2013-11-05

    1開關穩壓電路的工作原理
      
      開關穩壓電源由輸入部分、功率轉換部分、輸出部分、控制部分組成。功率轉換部分是開關電源的核心,它對非穩定直流進行高頻斬波并完成輸出所需要的變換功能。它主要由開關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是用電網交流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流向開關管T的基極,使T導通。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導通。原繞組N1通過電流,產生上正下負的感應電壓,經磁芯耦合,反饋繞組N3也產生感應電壓UL3,并向T的基極注入iB,使T進一步導通,即UL3增加,iB增大,使iC進一步增大,這是一個正反饋雪崩過程。
      
      在T導通期間,副邊因二極管反偏沒有電流。當T進入高飽和區后,iC的變化率減小,原邊N1繞組感應電壓下降,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,使開關管迅速截止。T的導通時間TON取決于iC達到飽和的時間。
      
      T導通期間,副邊電路截止,原邊線圈儲能。T截止時,N1的感應電壓上負下正,相應地N3的電壓上負下正,保證T截止,同時副邊N2電壓上正下負,D導通。由N2通過D向負載傳送能量,副邊繞組中電流iD線性下降,直到iD=0,電路恢復起始狀態,開始一個新的周期,T再次導通。TOFF取決于副邊繞組放電到零的時間。輸出電壓與開關管的導通時間成正比。
      
      2開關穩壓電源的構成及穩壓過程
      
      開關電源電路如圖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構成主繞組吸收網絡,其作用在后面保護部分詳細敘述。
      
      2.2功率部分和部分驅動電路
      
      V4為開關管,R1、R4為啟動電阻,R5、C6及反饋繞組構成正反饋開關管驅動電路,V6、R7構成過激保護電路,R3、C8構成開關管吸收網絡,減小其開關噪聲。
      
      2.3輸出部分
      
      (1)V9、C10、C11、L2、C12、C13和線性集成穩壓器N1構成24V整流濾波及穩壓電路,R10、HL4構成24V發光二極管指示電路,R34、XJD構成失壓告警電路。
      
      (2)V10、C14、C15、L3、C16構成+5V整流濾波電路,R11為固定負載,R12、HL1為+5V發光二極管指示電路、R31為+5V測試限流電阻。
      
      2.4采樣和控制部分
      
      R14、R15、RP1和穩壓管N2構成+5V取樣測量回路,C17用于防止穩壓管N2自激。光隔N3實現取樣電路與開關管的電隔離,V8、C9對光隔起保護作用并抑制自激,V5為脈寬控制管,R6、C7、V7、R8構成電流負反饋回路,R9為限流電阻。
      
      2.5電路穩壓的過程
      
      如上所述,通過改變開關管V4的導通時間TON即可達到穩定輸出電壓的目的。
      
      當輸出電壓高于+5V時,穩壓管N2擊穿導通,使光電隔離器中的發光二極管導通,其亮度增大,光敏三極管的電流增大,管壓降減小,V5導通。由于V5集電極電流IC5的分流作用,使開關三極管V4的基極電流減小,促使V4導通時間縮短,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。
      
      當輸出電壓低于+5V時,穩壓管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,導通時間延長,使N1儲能增加,于是輸出電壓U??O升高。
      
      2.6保護電路
      
      這里討論對開關管V4采取的兩種保護措施。
      
      (1)過流保護
      
      V4的過流保護元件為R6、C7、V7、R8。當V4管電流增大時,電阻R6上產生的壓降也增大,V5基極電位升高,使V5導通加劇,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,zui終V4截止,使V4不會因過流而燒壞。
      
      (2)過壓保護
      
      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,開關管截止的瞬間會出現很高的浪涌電壓,它重迭在開關管的集電極電壓上,很容易將開關管擊穿。
      
      這種開關穩壓電源有很多優點,在SF600收發信機的實際應用中效果良好。但也存在缺點,需改進。如因為只從一組取樣反饋,不能保證多路輸出穩定等。因此,24V一路只能靠加集成線性穩壓器7824來解決穩壓問題。

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