自激式開(kāi)關(guān)電源的原理

1、1第3章自激式開(kāi)關(guān)電源的原理與應(yīng)用自激式開(kāi)關(guān)電源的原理與應(yīng)用自激式開(kāi)關(guān)電源利用調(diào)整管、變壓器輔助繞組構(gòu)成正反饋通路，實(shí)現(xiàn)自激振蕩，再借助反饋信號(hào)穩(wěn)定電壓輸出。由于調(diào)整管兼作振蕩管，所以無(wú)須專設(shè)振蕩器由于調(diào)整管兼作振蕩管，所以無(wú)須專設(shè)振蕩器，故所用的元器件較少，電路簡(jiǎn)單、成本低，在一定程度上簡(jiǎn)化了電路。由于自激式開(kāi)關(guān)電源經(jīng)濟(jì)實(shí)用，目前仍有較多的電子設(shè)備采用自激式開(kāi)關(guān)電源，比如手機(jī)充電器、打印機(jī)、自動(dòng)化儀器儀表、電視機(jī)和顯示器等。本章擬在講

2、述自激式開(kāi)關(guān)電源基本電路的基礎(chǔ)上，以幾種變壓器耦合型自激式開(kāi)關(guān)電源的電路實(shí)例為載體，配合關(guān)鍵點(diǎn)的測(cè)試波形，剖析它們的工作原理，希望引領(lǐng)讀者進(jìn)入開(kāi)關(guān)電源的萬(wàn)千世界。31自激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理自激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理3.1.1自激式開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)自激式開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)1自激式開(kāi)關(guān)電源自激式開(kāi)關(guān)電源現(xiàn)在所有由市電供電的ACDC設(shè)備，幾乎全部采用變壓器耦合型開(kāi)關(guān)電源變壓器耦合型開(kāi)關(guān)電源，也稱為隔離隔離型開(kāi)關(guān)電源型開(kāi)關(guān)電源。功率管周期性通斷，控制

3、開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)繞組存儲(chǔ)輸入電源的能量，通過(guò)次級(jí)繞組進(jìn)行能量釋放。顯然，開(kāi)關(guān)電源的輸入與輸出是通過(guò)變壓器的磁耦合傳遞能量的開(kāi)關(guān)電源的輸入與輸出是通過(guò)變壓器的磁耦合傳遞能量的。由于變壓器繞組之間是絕緣的，因此初次級(jí)繞組完全隔離，即“熱地”和“冷地”是絕緣的，且絕緣電阻和抗電強(qiáng)度均可達(dá)到很高，這一特點(diǎn)對(duì)用電安全尤為重要。若開(kāi)關(guān)管的激勵(lì)脈沖是由變壓器輔助繞組與開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的正反饋環(huán)路自激振蕩產(chǎn)生的，稱為自激式開(kāi)關(guān)電源自激式開(kāi)關(guān)電源。由于自激式開(kāi)關(guān)

4、電源的調(diào)整管兼作振蕩管，因此無(wú)須專設(shè)振蕩器。除非特別說(shuō)明，本書(shū)講述的自激式開(kāi)關(guān)電源自激式開(kāi)關(guān)電源均是指自激式變壓器耦合型開(kāi)關(guān)電源自激式變壓器耦合型開(kāi)關(guān)電源，下面就介紹這方面的知識(shí)。2自激式開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)自激式開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)（1）自激式開(kāi)關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造成本低廉。（2）自激式開(kāi)關(guān)電源的脈沖信號(hào)是自激振蕩產(chǎn)生的，是一種非固定頻率的變換電路，隨輸入電壓和負(fù)載變化而變化，輕載時(shí)開(kāi)關(guān)頻率較高或間歇振蕩，滿載時(shí)頻率會(huì)自動(dòng)降低輕載時(shí)開(kāi)關(guān)頻率較

5、高或間歇振蕩，滿載時(shí)頻率會(huì)自動(dòng)降低。（3）自激式開(kāi)關(guān)電源在占空比D發(fā)生改變時(shí)，開(kāi)關(guān)管的與相對(duì)值發(fā)生變化，因此CICEUD變化范圍較小，一般小于50%。（4）自激式開(kāi)關(guān)電源具備一定的自保護(hù)功能，一旦負(fù)載過(guò)重，必然破壞反饋條件，振蕩將因損耗過(guò)大而減少或和間歇振蕩，因此保護(hù)電路比較簡(jiǎn)單，這是自激式開(kāi)關(guān)電源的一大優(yōu)點(diǎn)。（5）自激式開(kāi)關(guān)電源的電流峰值高、紋波電流大，由于工作頻率隨輸入電壓和負(fù)載電流變化而變化，在高功率、大電流工作時(shí)穩(wěn)定性差，故僅適

6、宜60W以下的小功率場(chǎng)合。由于許多辦公設(shè)備、手機(jī)充電器和儀器儀表等在這個(gè)功率范圍之下，故自激式開(kāi)關(guān)電源的使用相當(dāng)普遍。3.1.2自激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理自激式開(kāi)關(guān)電源的工作原理13感產(chǎn)生正反饋信號(hào)控制VT的通斷，即所謂自激振蕩自激振蕩。由上述工作原理可知，自激式開(kāi)關(guān)電源是以功率管和變壓器為主要元件組成的開(kāi)關(guān)變換電路，通過(guò)自激振蕩將直流電變成初級(jí)側(cè)的脈沖電壓，通過(guò)變壓器耦合到次級(jí)側(cè)，再經(jīng)二極管整流與電容濾波送往負(fù)載電路。在這種電路中，由于

7、功率管起著開(kāi)關(guān)及振蕩的雙重作用功率管起著開(kāi)關(guān)及振蕩的雙重作用，省去了控制電路，因此電路比較簡(jiǎn)單。I1P0AUIL1UOCOtONI2P0AI2L2COtOFFI1IOUOIOI2VD①①I(mǎi)1P=UItONL1I2P=U2tL2OFF①①①①__ICI1PI2PUItONtOFFT0A0A0V0VI1I2U12UOUUFI1圖32電壓和電流波形3圖33自激式開(kāi)關(guān)電源的等效電路圖33所示為自激式開(kāi)關(guān)電源的分時(shí)等效電路，、分別為初、次級(jí)繞組的

8、電感。圖1L2L（a）期間開(kāi)關(guān)管VT導(dǎo)通，T初級(jí)繞組兩端所加電壓為，次級(jí)側(cè)濾波電容放電、電ONtIUOC壓降低，供給負(fù)載輸出電流。這期間，變壓器T初級(jí)繞組從直流電源吸收能量、電感勵(lì)OiIU磁；整流二極管VD中無(wú)電流，故變壓器初、次級(jí)繞組無(wú)相互作用。圖（b）期間開(kāi)關(guān)管VT截止，T初級(jí)繞組沒(méi)有電流，故圖中未畫(huà)出。這期間，初級(jí)繞OFFt組吸收的能量耦合到次級(jí)側(cè)，整流二極管VD導(dǎo)通，一邊給電容充電、電壓升高，一邊給負(fù)OC載供電，變壓器初級(jí)繞組釋