電路基礎(chǔ)與集成電子技術(shù)開關(guān)穩(wěn)壓電源簡(jiǎn)介

1、第第10章章 直流電源直流電源 2010.0210.4 開關(guān)穩(wěn)壓電源開關(guān)穩(wěn)壓電源* * 10.4.1 開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理10.4.2 驅(qū)動(dòng)電路的工作原理驅(qū)動(dòng)電路的工作原理 第第10章章 直流電源直流電源 2010.02 以上介紹的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)式穩(wěn)壓電源是以上介紹的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)式穩(wěn)壓電源是模擬穩(wěn)壓電源。就串聯(lián)式穩(wěn)壓電源而言，調(diào)整管是串聯(lián)于模擬穩(wěn)壓電源。就串聯(lián)式穩(wěn)壓電源而言，調(diào)整管是串聯(lián)于輸入和負(fù)載之間，輸出電壓的穩(wěn)定是依靠調(diào)節(jié)調(diào)整管的管輸入和負(fù)載之間，輸出電壓的穩(wěn)定是依靠調(diào)節(jié)調(diào)整管的管壓降壓降UCE來實(shí)現(xiàn)的，調(diào)整管工作于線性放大區(qū)，一般來實(shí)現(xiàn)的，

2、調(diào)整管工作于線性放大區(qū)，一般UCE有有510V的電壓降，調(diào)整管的功耗大，穩(wěn)壓電源的效率低。的電壓降，調(diào)整管的功耗大，穩(wěn)壓電源的效率低。 為克服模擬穩(wěn)壓電源功耗大的缺點(diǎn)，可采用開關(guān)型穩(wěn)為克服模擬穩(wěn)壓電源功耗大的缺點(diǎn)，可采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)穩(wěn)壓電源中的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，在調(diào)壓電源。開關(guān)穩(wěn)壓電源中的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，在調(diào)整管截止時(shí)，穿透電流很小，消耗功率也很小，而管子飽整管截止時(shí)，穿透電流很小，消耗功率也很小，而管子飽和導(dǎo)通時(shí)，功耗為飽和壓降和導(dǎo)通時(shí)，功耗為飽和壓降UCES與集電極電流與集電極電流IC的乘積，的乘積，管耗也較小。管耗也較小。 第第10章章 直流電源直流電源 2010.02

3、10.4.1 開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理 以串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電源為例，介紹開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作以串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電源為例，介紹開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理，原理圖如圖原理，原理圖如圖10.4.1所示。圖中是未經(jīng)穩(wěn)壓的的直流輸入所示。圖中是未經(jīng)穩(wěn)壓的的直流輸入電壓，晶體管為開關(guān)管，電壓，晶體管為開關(guān)管，uB為矩形波，控制開關(guān)管的工作狀為矩形波，控制開關(guān)管的工作狀態(tài)，電感態(tài)，電感L和電容和電容C組成濾波電路，組成濾波電路，VD為續(xù)流二極管。開關(guān)穩(wěn)為續(xù)流二極管。開關(guān)穩(wěn)壓電路主要由開關(guān)管、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路和濾波電路組成。壓電路主要由開關(guān)管、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路和濾波電路組成。圖圖10.4.1 串聯(lián)式開關(guān)型穩(wěn)

4、壓電源原理圖串聯(lián)式開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖 第第10章章 直流電源直流電源 2010.02 當(dāng)當(dāng)uB為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，VT飽和導(dǎo)通，電流經(jīng)調(diào)整管向電感飽和導(dǎo)通，電流經(jīng)調(diào)整管向電感L充充電，電， L開始存儲(chǔ)能量，電容開始存儲(chǔ)能量，電容C開始充電。此時(shí)二極管截止，有開始充電。此時(shí)二極管截止，有ICESIEUUUU 當(dāng)當(dāng)uB為低電平時(shí)，為低電平時(shí)，VT截止，此時(shí)截止，此時(shí)VT管的射極電流為零，管的射極電流為零，但是電感但是電感 L 以電流的形式放電，其感應(yīng)電勢(shì)令以電流的形式放電，其感應(yīng)電勢(shì)令VD導(dǎo)通，給放導(dǎo)通，給放電電流提供通路，所以電電流提供通路，所以VD稱為稱為續(xù)流二極管續(xù)流二極管。同時(shí)。同時(shí)

5、C開始放電，開始放電，維持負(fù)載上的電流基本不變。維持負(fù)載上的電流基本不變。第第10章章 直流電源直流電源 2010.02 當(dāng)電路中當(dāng)電路中L和和C的取值的取值足足 夠大時(shí)，可以保證在開關(guān)管夠大時(shí)，可以保證在開關(guān)管 VT截止期間，電感的能量截止期間，電感的能量 不會(huì)放盡，此時(shí)電路的輸出不會(huì)放盡，此時(shí)電路的輸出電壓和負(fù)載電流均為連續(xù)的，圖電壓和負(fù)載電流均為連續(xù)的，圖10.4.2顯示了電路中各點(diǎn)的波顯示了電路中各點(diǎn)的波形，其中形，其中 ton 是調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間，是調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間，toff是截止時(shí)間，是截止時(shí)間，T是開關(guān)的是開關(guān)的動(dòng)作周期。動(dòng)作周期。圖圖10.4.2 開關(guān)型穩(wěn)壓電源的波形圖開關(guān)型穩(wěn)壓電

6、源的波形圖第第10章章 直流電源直流電源 2010.02若忽略若忽略L上的壓降，且電流連續(xù)時(shí)，輸出電壓平均值等于上的壓降，且電流連續(xù)時(shí)，輸出電壓平均值等于uE的的直流分量，即直流分量，即IIonDoffCESIonODUUTtUTtUUTtU占空比占空比第第10章章 直流電源直流電源 2010.0210.4.2 驅(qū)動(dòng)電路的工作原理驅(qū)動(dòng)電路的工作原理 由由UO表達(dá)式可知表達(dá)式可知當(dāng)輸入當(dāng)輸入U(xiǎn)I波動(dòng)或者電路的負(fù)載電流發(fā)生變化而引起輸出電壓波動(dòng)或者電路的負(fù)載電流發(fā)生變化而引起輸出電壓變化時(shí)，如果能在變化時(shí)，如果能在UO增大時(shí)，減小控制電壓的占空比增大時(shí)，減小控制電壓的占空比D或在或在UO減小時(shí)，增

7、大占空比減小時(shí)，增大占空比D ，那么輸出電壓就可以獲得穩(wěn)定。，那么輸出電壓就可以獲得穩(wěn)定。IIonDoffCESIonODUUTtUTtUUTtU 驅(qū)動(dòng)電路主要由取樣電阻驅(qū)動(dòng)電路主要由取樣電阻R1、R2、基準(zhǔn)源、誤差放大器、基準(zhǔn)源、誤差放大器A1、三角波發(fā)生器和電壓比較器、三角波發(fā)生器和電壓比較器A2組成。取樣的反饋電壓組成。取樣的反饋電壓UF由由R1、R2對(duì)對(duì)UO分壓得到，基準(zhǔn)電壓與反饋電壓之差分壓得到，基準(zhǔn)電壓與反饋電壓之差(VREF-UF)經(jīng)經(jīng)A1放大后，作為電壓比較器放大后，作為電壓比較器A2的閾值電壓的閾值電壓Up，將三角波發(fā)，將三角波發(fā)生器的輸出與生器的輸出與Up比較，得到開關(guān)管的控制信號(hào)。比較，得到開關(guān)管的控制信號(hào)。脈寬調(diào)制型脈寬調(diào)制型（PWM）開）開關(guān)電源關(guān)電源 第第10章章 直流電源直流電源 2010.02 通過調(diào)節(jié)控制信號(hào)的占空比來改變開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間通過調(diào)節(jié)控制信號(hào)的占空比來改變開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間ton，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的目的，但是開關(guān)管的開關(guān)周期從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的目的，但是開關(guān)管的開關(guān)周期T保持不變，所以保持不變，所以根據(jù)以上模式工作的穩(wěn)壓電路被稱為脈寬調(diào)制型（根據(jù)以上模式工作的穩(wěn)壓電路被