开关式稳压电源.doc

第二章开关式稳压电源 电源电路主要是为整机负载电路提供工作电压。彩色电视机都采用性能优良的开关型稳压电源。所谓开关型稳压电源，就是电源调整管工作于开关状态的稳压电源。 2.1开关式稳压电源的工作原理 2.1.1 开关式稳压电源的组成 电源主要由交流220V整流滤波电路、开关振荡电路、脉冲整流滤波电路、取样和稳压控制电路等组成，如图2－1所示。 电源整流滤波电路将交流220V电压变为300 V左右的直流电压。开关振荡电路包括开关调整管、开关变压器、正反馈电路等。把整流滤波电路送来的直流电压变换为高频脉冲电压。脉冲整流滤波电路把高频脉冲电压整流为直流电压，为负载供电，同时送取样和稳压控制电路。取样和稳压控制电路包括取样电路、基准电压产生电路·比较放大电路、脉宽(或频率)调整电路等。它将取样电压和基准电压进行比较，得到误差电压并进行放大，用放大后的误差电压去控制开关振荡管(即开关调整管)的导通和截止时间，以改变高频脉冲的频率或脉冲宽度，从而使输出的直流电压稳定 图2－1 开关电源组成方框图 2.1.2电路结构与工作原理 由于开关式稳压电源的效率高、调整范围宽、可靠性高，因此现在的彩色电视机均采用开关式稳压电源。开关式稳压电源按稳压的控制方式分为脉冲宽度控制式(调宽式)、频率控制式(调频式)I按开关电源与负载的连接方式分为串联型和并联型；按不同的激励方式分为他激式和自激式。目前用得较多的是脉冲宽度控制、自激式并联型开关电源。 （1）开关式稳压电源的基本工作原理， 脉冲变压器藕合并联开关稳压电路，如图2－2所示图中T是开关变压器，同时兼有储能电感的功能。Q是开关管，D是整流二极管,C是滤波电容器。现在来分析电路的工作过程，工作波形参见图2－3。 图2－2 开关电源 当开关管Q受正激励脉冲激励而饱和导通时，由于电感效应的作用，储能变压器初级绕组的感应电势的极性为上正下负，在此期间储能变压器T的初级绕组L1中的电流线性增大，磁能逐渐增长，是变压器储存能量的过程。而由于变压器的藕合作用，次级绕组L2感应脉冲的极性为上负下正，故二极管D截止，RL中的电流由C放电提供。 当开关管截止后,T初级绕组L1上没有电流流通，感应电势的极性为上负下正，而次级绕组L2感应脉冲的极性为上正下负，整流管.D导通，T中储存的磁场能量D经 C与负载RL释放，产生输出直流电压。这是一个变压器释放能量的过程。 图 2－3变压器式变换器波形 在调整管导通期间，初级绕组1中电流的变化量力： △I=Uin/L1×Ton 在调整管截止期间次级绕组L2中电流的变化量为： △I1=Uout /L×Toff 从能量的观点来看，如果忽略变换过程中的损耗，则在一个工作周期中，变压器输人的能量应该与输出的能量相等，即 把和的表达式代入并整理得到： 且（为初级绕组匝数，为初级绕组的匝数， 为驱动脉冲占空系数）的代入上式则得： 从该式可以看出，输出电压Uout的高低取决于输入电压Uin的高低、工作系数δ的大小及变压器的变压比。 显然，图2-3所示的电路是一种反激型开关电源，即开关管Q与整流管D截止与导通的情况正好相反。当然，也可以采用正激型，但正激型是Q与D同时导通，同时截止，尤其当Q突然截止时，T中的磁场能量在初级绕组和次级绕组都没有释放回路，因此在T初级绕组中将感应出极高的反电势，与Uin叠加后极易将开关管击穿。 变压器开关式稳压电源的优越性： 可以使次级输出电压有更大的灵活性。即只要选取初次级的不同匝数比，就可以得到所需的任意大小的输出电压。 可以为脉冲变压器次级多加几组绕组，可以提供互不相同的多路稳定直流电压输出。 做到了机芯和交流电源的隔离，除电源部分初级绕组回路带电外，其稳压输出的地线不带电，实现了所谓冷底板。 基于以上诸原因，目前的彩色电视机中广泛应用变压器开关式稳压电源。 （2）调宽与调频式开关稳压电路 从上述的分析可见，无论是何种形式的变换器，在稳压过程中都要根据输出电压变化趋势进行驱动脉冲占空系数大小的动态调整，以改变单位时间内开关管的导通时间，这样才能保证得到稳定不变的输出电压Uout ，调整占空系数δ大小的方式可以有两种。一是周期T不变而改变Ton，即改变开关管导通时间的长短，称为脉宽控制方式，另一种是Ton不变而改变周期T，即改变开关频率，称为频率控制方式。 无论采用何种控制方式，它们的实现都是由控制电路完成的。为完成自动稳压的目的，控制电路是由输出电压取样电路、比较放大、基准电压和激励脉冲的调频或调宽电路组成，以做到占空系数δ的动态调整。它的稳压过程如下：取样电路取出一与输出电压成比例的电压，并将这一电压与基准电压一起送人比较放大电路进行比较，比较放大电路