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一款自激式直流稳压电源原理分析

类别:电源技术

自激式直流稳压源它具有体积小、重量轻、效率高、对电网电压及频率的变化适应性强、输出电压保持时间长、有利于计算机信息保护等优点,因而广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备,是当今电子信息产业飞一款自激式直流稳压电源原理分析

开关电源的工作原理

输入电压为AC220v,50Hz的交流电,经过滤波,再由整流桥整流后变为直流,通过控制电路中开关管的导通和截止使高频变压器的一次测产生低压高频电压,经由小功率高频变压器藕合到二次测,再经整流滤波,得到直流电压输出。为了使输出电压稳定,用了TL431取样,将误差经光耦合放大,通过PWM来控制开关管的导通与截止时间(即占空比),使得输出电压保持稳定。

开关电源的设计

在此功率转换电路中,采用单端反激式变换器,单端是因为其高频变压器的磁芯只工作在第一象限。按变压器的副边开关整流器二极管的接线方式不同,单端变换器可分为两种:正激式与反激式。原边主功率开关管与副边整流管的开关状态相反(开关管导通时,副边的整流二极管截止)称为单端反激式。当原边加到高电平激励脉冲使Q1导通,直流输入高频变压器的原边两端,此时因副边是上负下正,使整流二极管截止;当驱动脉冲为低电平使Q1截止,原边两端极性反向,使副边绕组两端变为上正下负,则整流二极管被正向导通,此后变压器副边的磁能向负载释放。因此单端反激式变换器只是在原边Q1导通时储存能量,当它截止时才向负载释放,故高频变压器在开关过程中,既起变压隔离作用,又是电感储能元件。

高频变换器部分

由于高频变压器原边在单位时间里提供的功率与ton的平方和频率成正比、与输入原边直流电压的平方成正比,与原边绕组匝数成反比,若不考虑变压器的消耗,由能量守恒可得变压器副边功率,即输出的功率与变压器副边匝数,以及负载无关,只由原边提供的功率决定。因此要得到不同的输出功率,就只有靠改变高频变压器原边的功率。

改变ton对输出功率的影响最大,但受到磁通复位条件的限制不宜较大的改变,要改变输入原边的直流电压,只能改变前面电路的滤波电感与滤波电容等参数,还可以在前面加入一个电位器,也能改变直流电压,而频率要受到功率开关管本身条件的限制。所以改变原边绕组匝数是一个比较好的方法,原边线圈绕组宽度不要太长,而将其分为多层,每一层的接入都用一个开关控制,需要不同的绕组匝数接入不同的开关就能很好的控制原边上的功率,从而得到不同的输出功率。

但是,toff时间内要使高频变压器的原边磁通复位,在ton时间内要使其副边磁通复位,如果在开关工作周期结束时,磁通没有回到周期开始的起点,则变压器磁芯内的磁通就会逐渐增加,导致磁芯饱和而损坏功率开关管。要满足单端变换器的磁通复位条件,就要使Ton与Toff的时间适当,不能太长,否则使开关管的频率变低,同时与高频变压器原边与副边绕组的匝数有关。