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一种开关稳压电源电路
点击次数:1704 更新时间:2013-11-05

1开关稳压电路的工作原理
  
  开关稳压电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成,电路如图1(a)所示,波形如图1(b)所示。
  
  Ui是用电网交流220V直接整流滤波得到的直流高压(这样可省去工频变压器)。高频变压器的原绕组为N1,N2为变压器副绕组,供输出用。N3为基极正反馈绕组,R1是启动电阻,R2是限流电阻。
  
  加上电源时,电流通过R1流向开关管T的基极,使T导通。此时变压器副边的二极管反向偏置,于是T集电极电流和变压器绕组N1中电流相等。由于是从零起动,基极电流不大,就能使T导通。原绕组N1通过电流,产生上正下负的感应电压,经磁芯耦合,反馈绕组N3也产生感应电压UL3,并向T的基极注入iB,使T进一步导通,即UL3增加,iB增大,使iC进一步增大,这是一个正反馈雪崩过程。
  
  在T导通期间,副边因二极管反偏没有电流。当T进入高饱和区后,iC的变化率减小,原边N1绕组感应电压下降,同时反馈绕组N3电压下降,造成iB下降,iC下降,这再次形成一个正反馈雪崩过程,使开关管迅速截止。T的导通时间TON取决于iC达到饱和的时间。
  
  T导通期间,副边电路截止,原边线圈储能。T截止时,N1的感应电压上负下正,相应地N3的电压上负下正,保证T截止,同时副边N2电压上正下负,D导通。由N2通过D向负载传送能量,副边绕组中电流iD线性下降,直到iD=0,电路恢复起始状态,开始一个新的周期,T再次导通。TOFF取决于副边绕组放电到零的时间。输出电压与开关管的导通时间成正比。
  
  2开关稳压电源的构成及稳压过程
  
  开关电源电路如图2所示。下面对这个电路的各个主要组成部分的作用及原理作分析。
  
  2.1输入部分
  
  RT1、C1为输入滤波器(RC低通滤波器),L1、C2、C3为共模滤波器,可以衰减、削弱共模干扰,V1为全桥电路,桥式整流可防止输入电源极性接反烧坏电源电路,C4为滤波电容,R2、C5、V2构成主绕组吸收网络,其作用在后面保护部分详细叙述。
  
  2.2功率部分和部分驱动电路
  
  V4为开关管,R1、R4为启动电阻,R5、C6及反馈绕组构成正反馈开关管驱动电路,V6、R7构成过激保护电路,R3、C8构成开关管吸收网络,减小其开关噪声。
  
  2.3输出部分
  
  (1)V9、C10、C11、L2、C12、C13和线性集成稳压器N1构成24V整流滤波及稳压电路,R10、HL4构成24V发光二极管指示电路,R34、XJD构成失压告警电路。
  
  (2)V10、C14、C15、L3、C16构成+5V整流滤波电路,R11为固定负载,R12、HL1为+5V发光二极管指示电路、R31为+5V测试限流电阻。
  
  2.4采样和控制部分
  
  R14、R15、RP1和稳压管N2构成+5V取样测量回路,C17用于防止稳压管N2自激。光隔N3实现取样电路与开关管的电隔离,V8、C9对光隔起保护作用并抑制自激,V5为脉宽控制管,R6、C7、V7、R8构成电流负反馈回路,R9为限流电阻。
  
  2.5电路稳压的过程
  
  如上所述,通过改变开关管V4的导通时间TON即可达到稳定输出电压的目的。
  
  当输出电压高于+5V时,稳压管N2击穿导通,使光电隔离器中的发光二极管导通,其亮度增大,光敏三极管的电流增大,管压降减小,V5导通。由于V5集电极电流IC5的分流作用,使开关三极管V4的基极电流减小,促使V4导通时间缩短,提前截止,变压器原绕组N1储能减小,从而使输出电压UO降低。
  
  当输出电压低于+5V时,稳压管N2截止,光电三极管N3截止,V5也趋于截止,使V4的基极电流增加,导通时间延长,使N1储能增加,于是输出电压U??O升高。
  
  2.6保护电路
  
  这里讨论对开关管V4采取的两种保护措施。
  
  (1)过流保护
  
  V4的过流保护元件为R6、C7、V7、R8。当V4管电流增大时,电阻R6上产生的压降也增大,V5基极电位升高,使V5导通加剧,V5的集电极分流使V4的基极电流减小,V4的集电极电流也减小,zui终V4截止,使V4不会因过流而烧坏。
  
  (2)过压保护
  
  变压器原绕组N1上接有的二极管V2、电阻R2和电容C5,目的在于放掉积蓄在变压器漏感上能量。否则,开关管截止的瞬间会出现很高的浪涌电压,它重迭在开关管的集电极电压上,很容易将开关管击穿。
  
  这种开关稳压电源有很多优点,在SF600收发信机的实际应用中效果良好。但也存在缺点,需改进。如因为只从一组取样反馈,不能保证多路输出稳定等。因此,24V一路只能靠加集成线性稳压器7824来解决稳压问题。

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