解析开关电源的工作原理

稳压电源通常分为两类,线性稳压电源和开关性稳压电源,线性稳压电源主要是指调整管工作在线性状态下,开关性稳压电源调整管工作在饱和(开)和截止(关)状态下,两种电源各有优缺点,现在用得较多的应该是开关性稳压电源,这一节我们就以自激式开关电源为例,讲一下其原理。

开关性稳压电源实物图

以下是自激式开关电源的原理图

开关电源原理图

一,组成

上图是开关电源原理图,主要有振荡电路和输出电路组成。

1,振荡电路的组成:

①开关管VT1,②变压器主绕组L1,辅助绕组L2;③启动电阻R1:④反馈元件R2,和C1。

2,输出回路的组成

①输出变压器次级L3;②整流二极管VD1;③滤波电容C2;④负载电阻RL。

二,自激开关电源的基本原理。

1,直流电源正极分两路,一路经输出变压器初级线圈L1接到开关管的集电极,为集电极提供工作点电压,另一路接启动电阻R1,通过R1接到开关管基极,为开关管vT1提供导通电流。当电源Ui接通时,电流从电源正极一〉启动电阻一>开关管基极一〉VT1发射极一)电源负极形成回路,开关管VT1由于有基极电流通过开始导通,与VT1集电极相连的输出变压器初级线圈L1中的电流从无到有变化,根据自感原理,L1将产生上正下负的自感电动势,阻止L1中电流的增大,L1线圈中变化的磁场使辅助线圈L2和次级线圈L3中产生互感电动势,由上图中标注的同名端可知:L1线圈的下端和L2,L3线圈的上端是同名端;L1线圈的上端与L2和L3线圈的下瑞是同名端。所以,当初级线圈自感电动势极性是上正下负时,辅助绕组L2和次级绕组L3感应电动势的极性是下正上负。L2辅助绕组感应电压正极通过R2给电容器c1充电,充电电流通过VT1发射结,使基极电流增加,集电极电流增大,L2线圈中的感应电动势进一步加大,V丅1基极电流进一步增加。使开关管VT1很快饱和。

当开关管vT1饱和后,集电极流不再变化,由于L2线圈中的电流不能突变,感应出上正下负的感应电压,使开关管VT1发射极电位升高,基极电流减小,集电极电流也减小,同样初级线圈L1中的电流也不能突变,将产生下正上负的自感电动势阻止集电极电流减小,辅助绕组L2和次级绕组将感应出上正下负的电压,使辅助绕组乚2上的感应电压进一步增加,使集电极电流进一步减小,这样正反馈的结果使开关管vT1很快截止。

开关管截止后,会重新导通,重复上面的过程。

2,下面再说说输出回路,当次级绕组极性是下正上负时,由于整流二极管反偏,输出回路处于截止状态,初级线圏储存能量。当次级线圈感应电压极性是上正下负时,整流二极管导通,初级线圈释放能量,经vD1整流后的脉动电流经过电容c2滤波,变成平滑的直流电通过负载RL。

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