一種開關穩壓電源電路
閱讀：819發布時間：2011-11-17
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。
