開關電源設計流程 |
為各位提供非常好的開關電源設計方案。
一、單端反激式開關電源
單端反激式開關電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側。所謂的反激,是指當開關管VT1 導通時,高頻變壓器T初級繞組的感應電壓為上正下負,整流二極管VD1處于截止狀態(tài),在初級繞組中儲存能量。當開關管VT1截止時,變壓器T初級繞組中存儲的能量,通過次級繞組及VD1 整流和電容C濾波后向負載輸出。
單端反激式開關電源是一種成本最低的電源電路,輸出功率為20-100W,可以同時輸出不同的電壓,且有較好的電壓調整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大,外特性差,適用于相對固定的負載。單端反激式開關電源使用的開關管VT1 承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍,工作頻率在20-200kHz之間。二、單端正激式開關電源
單端正激式開關電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似,但工作情形不同。當開關管VT1導通時,VD2也導通,這時電網向負載傳送能量,濾波電感L儲存能量;當開關管VT1截止時,電感L通過續(xù)流二極管VD3 繼續(xù)向負載釋放能量。
在電路中還設有鉗位線圈與二極管VD2,它可以將開關管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復位條件,即磁通建立和復位時間應相等,所以電路中脈沖的占空比不能大于50%。由于這種電路在開關管VT1導通時,通過變壓器向負載傳送能量,所以輸出功率范圍大,可輸出50-200 W的功率。電路使用的變壓器結構復雜,體積也較大,正因為這個原因,這種電路的實際應用較少。三、自激式開關穩(wěn)壓電源
自激式開關穩(wěn)壓電源的典型電路如圖五所示。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開關電源,也是目前廣泛使用的基本電源之一。
1、電路工作原理:當接入電源后在R1給開關管VT1提供啟動電流,使VT1開始導通,其集電極電流Ic在L1中線性增長,在L2 中感應出使VT1 基極為正,發(fā)射極為負的正反饋電壓,使VT1 很快飽和。與此同時,感應電壓給C1充電,隨著C1充電電壓的增高,VT1基極電位逐漸變低,致使VT1退出飽和區(qū),Ic 開始減小,在L2 中感應出使VT1 基極為負、發(fā)射極為正的電壓,使VT1 迅速截止,這時二極管VD1導通,高頻變壓器T初級繞組中的儲能釋放給負載。在VT1截止時,L2中沒有感應電壓,直流供電輸人電壓又經R1給C1反向充電,逐漸提高VT1基極電位,使其重新導通,再次翻轉達到飽和狀態(tài),電路就這樣重復振蕩下去。這里就像單端反激式開關電源那樣,由變壓器T的次級繞組向負載輸出所需要的電壓。
2、自激式開關電源中的開關管起著開關及振蕩的雙重作用,也省去了控制電路。電路中由于負載位于變壓器的次級且工作在反激狀態(tài),具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點。這種電路不僅適用于大功率電源,亦適用于小功率電源。四、推挽式開關電源
推挽式開關電源的典型電路如圖六所示。它屬于雙端式變換電路,高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側。電路使用兩個開關管VT1和VT2,兩個開關管在外激勵方波信號的控制下交替的導通與截止,在變壓器T次級統(tǒng)組得到方波電壓,經整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>
優(yōu)點和缺點:這種電路的優(yōu)點是兩個開關管容易驅動,主要缺點是開關管的耐壓要達到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大,一般在100-500 W范圍內。五、降壓式開關電源
降壓式開關電源的典型電路如圖七所示。當開關管VT1 導通時,二極管VD1 截止,輸人的整流電壓經VT1和L向C充電,這一電流使電感L中的儲能增加。當開關管VT1截止時,電感L感應出左負右正的電壓,經負載RL和續(xù)流二極管VD1釋放電感L中存儲的能量,維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。
這種電路使用元件少,它同下面介紹的另外兩種電路一樣,只需要利用電感、電容和二極管即可實現(xiàn)。六、升壓式開關電源
升壓式開關電源的穩(wěn)壓電路如圖八所示。當開關管 VT1 導通時,電感L儲存能量。當開關管VT1 截止時,電感L感應出左負右正的電壓,該電壓疊加在輸人電壓上,經二極管VD1向負載供電,使輸出電壓大于輸人電壓,形成升壓式開關電源。
七、反轉式開關電源
反轉式開關電源的典型電路如圖九所示。這種電路又稱為升降壓式開關電源。無論開關管VT1之前的脈動直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓,電路均能正常工作。
當開關管 VT1 導通時,電感L 儲存能量,二極管VD1 截止,負載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當開關管VT1截止時,電感L中的電流繼續(xù)流通,并感應出上負下正的電壓,經二極管VD1向負載供電,同時給電容C充電。