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調寬式和調頻式開關電源穩壓原理簡述
來源: 日期:2013-11-3 17:29:45 人氣:標簽:
大家知道,開關電源的穩壓方式有兩種:一是調整加至電源開關管b極或g極(指場效應管)脈沖電壓波形的寬度;二是詬整加至電源開關管b極或g極脈沖電壓波形的頻率(或者說周期)。這兩種方式均是靠改變電源開關管的導通(截止)時間,從而達到控制輸出電壓的目的。
那么它們控制的具體過程是怎樣的呢?
下圖是脈沖電壓波形寬度調整示意圖,從圖中可看出,加到電源開關管基極上的脈沖電壓的周期t是不變的,但脈沖出現(存在)的時間ton是改變的。這樣,脈沖的占空比(脈沖出現與消失時間之比)是可以變化的。
在一個周期內,當脈沖存在時間ton較長時,電源開關管導通時間也就比較長,對儲能電感(即開關變壓器)的充電時間延長,這樣,在一個周期內給儲能電感注入的能量較多,所以穩壓電源(開關變壓器次級)輸出的電壓升高,反之輸出電壓下降。由此可見,改變脈沖電壓存在的時間ton,就可以改變輸出電壓高低,下面以實際電路加以說明。
下圖所示電源的工作頻率與行頻同步,因此它的穩壓是靠改變加在開關管b極的脈沖寬度來進行的。當某種原因使開關電源輸出+b電壓升高時,這使得由rl、r2分壓后加至取樣管q3b極的電壓升高,由于q3e極電壓被穩壓管dw鉗位(dw兩端電壓也稱基準電壓),于是跟dw兩端基準電壓比較后得到的誤差電壓升高,該電壓經q3放大后使得由c極輸出的控制電壓降低,也就是經r4加至脈寬控制管q2b極的電壓降低→q2(pnp管)導通程度增加→q1(電源開關管)b極電位降低→q1導通時間縮短(相當于加在q1b極的脈寬變窄)→輸出+b電壓下降,反之+b電壓上升。
在調頻式開關電源中,加在開關管基極上的脈沖電壓的周期(頻率f=1/t)是變化的,但脈沖持續的時間ton是不變的,如下圖所示,這樣脈沖的占空比同樣是可以變化的,當開關管的截止時間延長時,相當于開關管開關一次的時間延長,即周期增大,頻率降低,也就是脈沖占空比減小,穩壓電源輸出電壓降低,反之亦然。
一款調頻式開關電源局部電路如下圖所示。當接通電源開關后,300v直流電壓經開關變壓器t501初級繞組l1加至開關管q504c極,同時還經r504加至q504b極,于是開關管q504導通,有增大的電流通過l1繞組,由于電磁感應,反饋繞組l2下端感應出正的反饋電壓,送給q504b極,使q504迅速飽和,c極電流達到 大值。與此同時,l2繞組的上負下正感應電壓還經q504b-e結給電容c509充電,其極性是上負下正,隨c509充電電壓的不斷升高,q504b極電位不斷下降,致使q504很快退出飽和區而進入放大區,于是流過q504e極的電流(即流過l1繞組的電流)由 大值轉為減小,致使l1繞組、l2繞組感應出與q504進入飽和導通過程中相反的感應電壓,對l2繞組而言是上正下負,從而使q504b極電壓進一步降低,很快進入截止狀態。q504截止后,c509充得的下正上負電壓開始通過d505放電,這一過程又使得q504b極電位升高,當c509放電完畢后,q504又重復上述過程,進入下一個周期的工作循環。
其穩壓原理是:當某種原因使電源輸出電壓升高時,取樣繞組l3兩端感應電壓必升高,故經d507整流,c510濾波后的電壓必升高一比較管q501b極電壓↑→導通增加,因e極電位已被鉗位不變→c極電位↓→誤差電壓放大管q502b極電位↓→由于q502、q503復合成一個pnp管,因b極電壓↓→q503e極電位↓→c512正極電位↓→c512負極電位↓→q504b極電位↓→q504截止時間延長一頻率下降→輸出電壓↓。
從以上分析可知:無論是調寬還是調頻式開關電源,其本質都是調整加在開關管b極的脈沖電壓占空比來實現穩壓的,當占空比增加時,輸出電壓升高,反之占空比減小時,輸出電壓降低。
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