并联型开关电源是现在用得 多的电源,电脑显示器,彩电,电脑电源等均采用它,所以了解其工作原理,掌握其电路特点是每个电子人员所必需的。
图K-3是并联型开关电源的 基本电路图,Q为开关输出管,T为脉冲变压器,D为整流二极管,C是滤波电容,R为负载电阻,因开关管Q与输入直流电压E1并接,所以属并联型开关电路脉冲变压器耦合开关电路有正向激励和反向激励两种形式,正向激励方式--开关管导通期间,次级脉冲整流二极管也导通,而在截止期间,开关管Q与二极管D都截止.
反向激励方式--开关管导通期间D截止,而Q截止期间D导通该电路的工作过程与行输出电路类似,开关脉冲信号加至晶体管Q的基极,当输入 脉冲为正时,Q饱和,此时初级线圈上的电压特性为上正下负,次级感应电压则是上负下正,D反偏截止, 当Q基极输入负脉冲时,晶体管Q截止,Q的集电极电位上升为高电平,此时T的次级感应电压是上正下负,D正向偏置而导通,电容C充电,取得直流输出电压E0,T在这里可看作储能元件,当开关晶体管Q导通,但二极管D截止时,初级线圈储存能量,当Q截止时,T则释放能量,此时二极管D导通.
这里我们需要说明一个问题,当Q截止时,T的初级电流跃变为零,并失去回路,次级如何有电压输出?线圈的电流不是不能跃变的吗?这一问题我们可从能量不能跃 变这一概念来理解,因电感中的能量是以磁能形成存在的,一般的电感只有一个绕组,而脉冲变压器有初,次级两个绕组,在开关晶体管Q从导通变为截止时的瞬间,初级线圈电流突变为零,而T便将能量转移到次级,这时二极管导通,次级线圈有感应电流产生,感应电流所产生的磁通与转换瞬间前的相同,而保持磁通量不变.输出电压E2有以下关系式:
E2=E1×η2/η1×Tc/T0,η2和[1] [2] [3] 下一页 η1是初次级匝数,Tc是晶体管导通时间,To是截止时间.为此我们可以通过控制Tc/To比使来调输出电压E2的高低.
下面我们以电路实例来对此种电路加以分析说明,图K-4是一种彩电的实际开关电源电路.
电路工作过程如下:开机后,整流滤波电路建立的直流电压E1经电阻上R302加至Q304基极,随之使Q304导通,产生集电极电流,该电流在初级绕组产生感应电压,极性是8脚正,1脚负,在次级绕组9-10脚形成感应电压使Q304基极电位更正,从而使集电极电流上升,这是一个正反馈过程使Q304通过进入饱和导通,这一线性上升的电流,流过Q304发射极电阻R313产生相应的线性上升锯齿波电压降,此压降经R312及电容C310(隔直电容)耦合至Q303基极,与此同时变压器11-12脚的绕组输出的方波脉冲经D306整流,C312滤波建立了一取样电压En经R304,VR301,R305分压加至Q301基极,使 Q301集电极上保持与其有关的直流电压,再经R30准,R309分压加至Q302基极,因此Q302基极加有一直流电压并叠加上锯齿波电压,Q302,Q303是开关频率控制电路,它工作在两个状态,一是一齐导通,二是一齐截止,在Q304截止期间,T301的10-9脚绕组感应得到的方波脉冲电压是10脚为正,此电压经D307整流在C314上充有电荷.在Q304导通期间在R313上的锯齿波电压使 Q303导通后,C314上的电压加到Q304的基极与发射极之间,使Q 304趋向截止,Q304截止后导通期间脉冲变压器所储存的能量通过次级绕组开始释放,经变压器耦合使 D320导通,C321滤波输出获得稳定的直流输出电压.当次级绕组能量释放至很小时,初次级电路均不导通,电路处在高阻状态,初级绕组电感与分布电容C组成的并联谐振电路产生谐振,谐振所产生的感应电压经脉冲变压器的反馈绕组(10-9脚)又使Q304基极有正电位而导通,从而进入饱和导通状态,开关电路进入下一个新的振荡周期.
稳压控制过程:当输出直流电压上升时,相应的取样电压即电容C312上的电压变上升，经R304,VR301,R305分压,使 Q301的基极电位上升,经Q301比较放大,使Q302的基极直流电位下降,Q302基极是直流误差电压与锯齿波电压的相加,由于Q302基极上的直流误差电压下降,PNP型晶体管Q302更容易进入导通,也就是锯齿波电压的幅值较小时,就引起Q302的导通,这一锯齿波与Q304集电极的线性上升电流有关,即Q304集电极电流上升较小值 ,就导致Q302的导通,又使Q303基极电位上升而导通,电容314电压加至Q304的b-e结,使Q304截止.
以上过程使Q304导通时间Tc减少,开关振荡频率升高,输出直流电压值与Tc成正比,Tc减少, 后引起输出直流电压下降,达到稳压的目的. |
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