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    開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)原理分析

    文章出處:林夕人氣: 發(fā)布時(shí)間:2018-12-20 9:30:31

      在之前我們介紹了很多直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì),不過我們之前介紹的電路,包括分立元件組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路及集成穩(wěn)壓器均屬于線性穩(wěn)壓電路,這是由于其中的調(diào)整管總是工作在線性放大區(qū)。

      線性穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,調(diào)整方便,輸出電壓脈動(dòng)較小。但是這種穩(wěn)壓電路的主要缺點(diǎn)是效率低,一般只有20%—40%。由于調(diào)整管消耗的功率較大,有時(shí)需要在調(diào)整管上安裝散熱器,致使電源的體積和重量增大,比較笨重。

    開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)原理分析

    直流穩(wěn)壓電源電路圖

     

      在一開始我們就提到直流穩(wěn)壓電源的很多缺點(diǎn),像效率很低,體積大,不易于攜帶,因此我們有必要去設(shè)計(jì)一種工作效率高,并且效率也很高,那就是我們的開關(guān)電源的設(shè)計(jì)。

      先來介紹一下開關(guān)電源,開關(guān)電源的分類還有很多種,如果按開關(guān)管與負(fù)載的連接方式分:串聯(lián)型和并聯(lián)型;按開關(guān)器件的激勵(lì)方式分:自激式和他激式;按穩(wěn)壓的控制方式分:脈沖寬度調(diào)制型(PWM)、脈沖頻率調(diào)制型(PFM)和混合調(diào)制(即脈寬-頻率調(diào)制)型。按開關(guān)管的連接和工作方式分:?jiǎn)味耸健⑼仆焓?、半橋式和全橋式;按開關(guān)管的類型分:晶體管、VMOS管和晶閘管。說了這么多了,我們先來看下開關(guān)電源的原理圖設(shè)計(jì)。
     

    開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)原理分析

     

      這個(gè)工作原理我們可以先分析一下如果當(dāng) ut < uA 時(shí),uB = + UOPP,調(diào)整管VT飽和導(dǎo)通,L存儲(chǔ)能量,C充電;uE =UI -UCES,VD截止。當(dāng) ut > uA 時(shí),uB = -UOPP,調(diào)整管VT截止, L釋放能量,其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使D導(dǎo)通,uE =-UD,VD導(dǎo)通。

    開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)原理分析
     

      從這個(gè)工作圖中我們也可以看出調(diào)整管處于開關(guān)狀態(tài),發(fā)射極電位是高低交替的脈沖波形,經(jīng) LC 濾波電路后,負(fù)載上得到較平滑的輸出電壓,這里我們最關(guān)心的輸出電壓,對(duì)于一定的UI值,通過調(diào)節(jié)占空比即可調(diào)節(jié)輸出電壓UO。D越大,輸出電壓UO越大,故稱脈寬調(diào)制(PWM)型開關(guān)穩(wěn)壓電源。

      其實(shí)開關(guān)電源自己本身是具有穩(wěn)壓能力的,因?yàn)楫?dāng)輸出電壓升高時(shí)經(jīng)電壓比較器使uB的波形中高電平的時(shí)間減小,低電平的時(shí)間增加,調(diào)整管VT的導(dǎo)通時(shí)間ton變小,所以占空比變小D,又造成輸出電壓的降低。

      不知道大家看懂了沒有開關(guān)電源相比線性電源設(shè)計(jì)還是挺難的,但是我們只要了解下其工作原理,知道怎么回事,不至于成為一個(gè)電子盲就行。


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