开关型稳压电路的工作原理

接线图 2023年07月21日 22:48 199 admin

开关型稳压电源的原理可用图1的电路加以说明。它由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。

图1 开关型稳压电源原理图

    三角波发生器通过比较器产生一个方波v_B，去控制调整管的通断。当调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流二极管 D 即可起到这个作用，有利于保护调整管。根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出高电平，（输出波形中电位水平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分）。对应调整管的导通时间为t_on；反之为低电平，（输出波形中电位水平低于低电平最大值的部分，对方波而言，相当方波不存在的部分）。对应调整管的截止时间为t_off 。
    为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加，FV_O增加，比较放大器的输出V_F减小，比较器方波输出t_off增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。
    各点波形见图2。由于调整管发射极输出为方波，有滤波电感的存在，使输出电流i_L为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。
    忽略电感的直流电阻，输出电压V_O即为v_E的平均分量。于是有
                      开关型稳压电路的工作原理第2张

q 称为占空比，方波高电平的时间占整个周期的百分比。在输入电压一定时，输出电压与占空比成正比，可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制（PWM）。

图2 开关电源波形图

    由以上分析可以得出如下结论：
    1．调整管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率大为提高；
    2．调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须在输出端加滤波器；
    3．可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；
    4．在许多场合可以省去电源变压器；
    5．由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体积可大大减小。

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