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开关稳压电源的基本原理

发布时间:2008/12/5 0:00:00 访问次数:698

  开关电源的基本电路及工作波形如图1所示,其中vt为开关调整管,vd为续流二极管。电感l为储能元件,c为滤波电容,rl为负载电阻。


图1 开关电源基本电路及工作波形

  当开关管基极输入开关脉冲信号时,开关管则周期性地处在饱和导通与截止两个状态。把开关管的两个状态假定为理想的开关,开关周期为t,导通期为t1=ξt,其中ξ为占空比(ξ<1)。在t1期间,开关管饱和导通,二极管vd因反偏而截止,电感l两端电压为ui-uo。由于电路参数选择l很大,故流过vt及l的电流il1近似线性增大,il1=ic=(ui-uo),该电流一方面通过电容c平滑滤波后,输出uo供负载,同时在电感l上存储了磁场能量。理想状态下,开关管vt饱和导通时uce=0,二极管vd截止,id=0ot2期间,开关管vt截止。由于电感中的电流不能突变,通过电感乙的电流不断减小,于是在其两端产生左负右正的感应电压。此感应电压使二极管vd正偏而导通,电感乙中存储的磁场能量通过vd和rl释放,释放电流il2近似为随时间线性减小的锯齿波电流。释放电流il2继续维持在开关管截止期间为负载提供电流。在t2期间,id=il2;晶体管ic=0,uce=ui,l两端电压为uo。

  在一个周期内,开关管导通期间电感l存储的能量等于开关管截止期间释放的能量,即开关管饱和期间通 过电感电流的增量δil1与开关管截止期间电感电流的减少量δil2相等时,电路达到动态平衡,获得一个 稳定输出uo。根据稳定条件δil1=δil2可得

  由式(7-3-3)可见,可以通过控制开关管激励脉冲的占空比δ来调整开关电源的输出电压uo。

  从前面的分析可知,电路中的工极管yd在开关管截止期间起到延续负载电流的作用,故称之为续流二极 管。而储能电感l及电容c在电路中起平滑开关脉冲、稳定输出电流作用,即通常的滤波作用,故又把二极 管yd和l、c组成的电路称之为dlc滤波电路。

  开关稳压电源的基本组成框图如图2所示。由于输入电压或负载电流的变化而引起输出电压变化时,可通 过取样电路取出其变化量与基准量比较,其误差电压通过比较放大器放大,控制(即调制)开关脉冲宽度 ,达到稳定输出电压的日的。脉冲调宽电路的功能就是对开关脉冲宽度进行调制,用误差电压作为调制信 号,使开关脉冲宽度受误差电压的控制。


图2 开关稳压电源的基本组成框图

  欢迎转载,信息来源维库电子市场网(www.dzsc.com)



  开关电源的基本电路及工作波形如图1所示,其中vt为开关调整管,vd为续流二极管。电感l为储能元件,c为滤波电容,rl为负载电阻。


图1 开关电源基本电路及工作波形

  当开关管基极输入开关脉冲信号时,开关管则周期性地处在饱和导通与截止两个状态。把开关管的两个状态假定为理想的开关,开关周期为t,导通期为t1=ξt,其中ξ为占空比(ξ<1)。在t1期间,开关管饱和导通,二极管vd因反偏而截止,电感l两端电压为ui-uo。由于电路参数选择l很大,故流过vt及l的电流il1近似线性增大,il1=ic=(ui-uo),该电流一方面通过电容c平滑滤波后,输出uo供负载,同时在电感l上存储了磁场能量。理想状态下,开关管vt饱和导通时uce=0,二极管vd截止,id=0ot2期间,开关管vt截止。由于电感中的电流不能突变,通过电感乙的电流不断减小,于是在其两端产生左负右正的感应电压。此感应电压使二极管vd正偏而导通,电感乙中存储的磁场能量通过vd和rl释放,释放电流il2近似为随时间线性减小的锯齿波电流。释放电流il2继续维持在开关管截止期间为负载提供电流。在t2期间,id=il2;晶体管ic=0,uce=ui,l两端电压为uo。

  在一个周期内,开关管导通期间电感l存储的能量等于开关管截止期间释放的能量,即开关管饱和期间通 过电感电流的增量δil1与开关管截止期间电感电流的减少量δil2相等时,电路达到动态平衡,获得一个 稳定输出uo。根据稳定条件δil1=δil2可得

  由式(7-3-3)可见,可以通过控制开关管激励脉冲的占空比δ来调整开关电源的输出电压uo。

  从前面的分析可知,电路中的工极管yd在开关管截止期间起到延续负载电流的作用,故称之为续流二极 管。而储能电感l及电容c在电路中起平滑开关脉冲、稳定输出电流作用,即通常的滤波作用,故又把二极 管yd和l、c组成的电路称之为dlc滤波电路。

  开关稳压电源的基本组成框图如图2所示。由于输入电压或负载电流的变化而引起输出电压变化时,可通 过取样电路取出其变化量与基准量比较,其误差电压通过比较放大器放大,控制(即调制)开关脉冲宽度 ,达到稳定输出电压的日的。脉冲调宽电路的功能就是对开关脉冲宽度进行调制,用误差电压作为调制信 号,使开关脉冲宽度受误差电压的控制。


图2 开关稳压电源的基本组成框图

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