大家知道,开关电源的稳压方式有两种:一是调整加至电源开关管b极或G极(指场效应管)脉冲电压波形的宽度;二是调整加至电源开关管b极或G极脉冲电压波形的频率(或者说周期)。这两种方式均是靠改变电源开关管的导通(截止)时间,从而达到控制输出电压的目的。
那么它们控制的具体过程是怎样的呢?图1是脉冲电压波形宽度调整示意图,从图中可看出,加到电源开关管基极上的脉冲电压的周期T是不变的,但脉冲出现(存在)的时间tON是改变的。这样,脉冲的占空比(脉冲出现与消失时间之比)是可以变化的。在一个周期内,当脉冲存在时间tON较长时,电源开关管导通时间也就比较长,对储能电感(即开关变压器)的充电时间延长,这样,在一个周期内给储能电感注入的能量较多,所以稳压电源(开关变压器次级)输出的电压升高,反之输出电压下降。由此可见,改变脉冲电压存在的时间tON,就可以改变输出电压高低,下面以实际电路加以说明。
图2所示电源的工作频率与行频同步,因此它的稳压是靠改变加在开关管b极的脉冲宽度来进行的。当某种原因使开关电源输出+B电压升高时,这使得由R1、R2分压后加至取样管Q3 b极的电压升高,由于Q3 e极电压被稳压管DW钳位(DW两端电压也称基准电压),于是跟DW两端基准电压比较后得到的误差电压升高,该电压经Q3放大后使得由c极输出的控制电压降低,也就是经R4加至脉宽控制管Q2b极的电压降低->Q2(PNP管)导通程度增加->Q1(电源开关管)b极电位降低->Q1导通时间缩短(相当于加在Q1b极的脉宽变窄)->输出+B电压下降,反之+B电压上升。
在调频式开关电源中,加在开关管基极上的脉冲电压的周期(频率f=1/T)是变化的,但脉冲持续的时间tow是不变的,如图3所示,这样脉冲的占空比同样是可以变化的,当开关管的截止时间延长时,相当于开关管开关一次的时间延长,即周期增大,频率降低,也就是脉冲崆比减小,稳压电源输出电压降低,反之亦然。
一款调频式开关电源局部电路如图4所示。
当接通电源开关后,300V直流电压经开关变压器T501初级绕组L1加至开关管Q504 c极,同时还经R504加至Q504 b极,于是开关管Q504导通,有增大的电流通过L1绕组,由于电磁感应,反馈绕组L2下端感应出正的反馈电压,送给Q504b极,使Q504迅速饱和,c极电流达到最大值。与此同时,L2绕组的上负下正感应电压还经Q504 b~e结给电容C509充电,其极性是上负下正,随C509充电电压的不断升高,Q504 b极电位不断下降,致使Q504很快退出饱和区而进人放大区,于是流过Q504 c极的电流(即流过L1绕组的电流)由最大值转为减小,致使L1绕组L2绕组感应出与Q504进入饱和导通过程中相反的感应电压,对L2绕组而言是上正下负,从而使Q504b极电压进一步降低,很快进入截止状态。Q504截止后,C509充得的下正上负电压开始通过D505放电,这一过程又使得Q504 b极电位升高,当C509放电完毕后,Q504又重复上述过程,进入下一个周期的工作循环。
其稳压原理是:当某种原因使电源输出电压升高时,取样绕组L3两端感应电压必升高,故经D507整流,C510滤波后的电压必升高->比较管Q501 b极电压↑->导通增加,因e极电位已被钳位不变->c极电位↓->误差电压放大管Q502 b极电位↓->由于Q502Q、503复合成-一个PNP管,因b极电压↓->Q503极电位↓->C512正极电位↓->C512负极电位↓->Q504 b极电位↓->Q504截止时间延长->频率下降->输出电压↓。从以上分析可知:无论是调宽还是调频式开关电源,其本质都是调整加在开关管b极的脉冲电压占空比来实现稳压的,当占空比增加时,输出电压升高,反之占空比减小时,输出电压降低。
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