中心議題：

• 開關式穩壓電源的基本工作原理
• 開關式穩壓電源的原理電路

開關式穩壓電源的效率可達85% 以上，穩壓範圍寬
，除此之外
，還具有穩壓精度高
、不(bu)使(shi)用(yong)電(dian)源(yuan)變(bian)壓(ya)器(qi)等(deng)特(te)點(dian)，是(shi)一(yi)種(zhong)較(jiao)理(li)想(xiang)的(de)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)。因(yin)此(ci)，開(kai)關(guan)式(shi)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)已(yi)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)中(zhong)。本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)開(kai)關(guan)式(shi)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)的(de)基(ji)本(ben)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)及(ji)各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)開(kai)關(guan)式(shi)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)。

一、開關式穩壓電源的基本工作原理

開(kai)關(guan)式(shi)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)接(jie)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)分(fen)為(wei)調(tiao)寬(kuan)式(shi)和(he)調(tiao)頻(pin)式(shi)兩(liang)種(zhong)，在(zai)實(shi)際(ji)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，調(tiao)寬(kuan)式(shi)使(shi)用(yong)得(de)較(jiao)多(duo)，在(zai)目(mu)前(qian)開(kai)發(fa)和(he)使(shi)用(yong)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)中(zhong)，絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)也(ye)為(wei)脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)型(xing)。因(yin)此(ci)下(xia)麵(mian)就(jiu)主(zhu)要(yao)介(jie)紹(shao)調(tiao)寬(kuan)式(shi)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)。

調寬式開關穩壓電源的基本原理可參見下圖。

對於單極性矩形脈衝來說
，其直流平均電壓Uo取決於矩形脈衝的寬度，脈衝越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ。可由公式計算
，
即Uo=Um×T1/T
式中Um為矩形脈衝最大電壓值；T為矩形脈衝周期；T1為矩形脈衝寬度。

從上式可以看出，當Um 與T 不變時
，直流平均電壓Uo 將與脈衝寬度T1 成正比。這樣，隻要我們設法使脈衝寬度隨穩壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達到穩定電壓的目的。

二、開關式穩壓電源的原理電路

1. 基本電路

開關式穩壓電源的基本電路框圖如圖二所示。

圖二 開關電源基本電路框圖[page]

jiaoliudianyajingzhengliudianlujilvbodianluzhengliulvbohou，bianchenghanyouyidingmaidongchengfendezhiliudianya，gaidianyajinrengaopinbianhuanqibeizhuanhuanchengsuoxudianyazhidefangbo
，zuihouzaijiangzhegefangbodianyajingzhengliulvbobianweisuoxuyaodezhiliudianya。

控製電路為一脈衝寬度調製器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈(mai)寬(kuan)調(tiao)製(zhi)及(ji)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)等(deng)電(dian)路(lu)構(gou)成(cheng)。這(zhe)部(bu)分(fen)電(dian)路(lu)目(mu)前(qian)已(yi)集(ji)成(cheng)化(hua)，製(zhi)成(cheng)了(le)各(ge)種(zhong)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)用(yong)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)。控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)用(yong)來(lai)調(tiao)整(zheng)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)元(yuan)件(jian)的(de)開(kai)關(guan)時(shi)間(jian)比(bi)例(li)，以(yi)達(da)到(dao)穩(wen)定(ding)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)目(mu)的(de)。

2. 單端反激式開關電源

danduanfanjishikaiguandianyuandedianxingdianlurutusansuoshi。dianluzhongsuoweidedanduanshizhigaopinbianhuanqidecixinjingongzuozaicizhihuixiandeyice。suoweidefanji，shizhidangkaiguanguanVT1 導通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應電壓為上正下負，整流二極管VD1處於截止狀態，在初級繞組中儲存能量。當開關管VT1截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1 整流和電容Ｃ濾波後向負載輸出。

單端反激式開關電源是一種成本最低的電源電路

，輸出功率為20－100Ｗ，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差
，適用於相對固定的負載。

單端反激式開關電源使用的開關管VT1 承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍
，工作頻率在20－200kHz之間。

3. 單端正激式開關電源

單端正激式開關電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當開關管VT1導通時，VD2也導通，這時電網向負載傳送能量
，濾波電感Ｌ儲存能量；當開關管VT1截止時
，電感Ｌ通過續流二極管VD3 繼續向負載釋放能量。

在電路中還設有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關管VT1的最高電壓限製在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯複位條件，即磁通建立和複位時間應相等，所以電路中脈衝的占空比不能大於５０％。由於這種電路在開關管VT1導通時，通過變壓器向負載傳送能量，所以輸出功率範圍大，可輸出50－200 Ｗ的功率。電路使用的變壓器結構複雜，體積也較大
，正因為這個原因，這種電路的實際應用較少。
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4. 自激式開關穩壓電源

自激式開關穩壓電源的典型電路如圖五所示。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開關電源
，也是目前廣泛使用的基本電源之一。

當接入電源後在R1給開關管VT1提供啟動電流，使VT1開始導通，其集電極電流Ic在L1中線性增長
，在L2 中感應出使VT1 基極為正
，發射極為負的正反饋電壓

，使VT1 很快飽和。與此同時，感應電壓給C1充電
，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區，Ic 開始減小
，在L2 中感應出使VT1 基極為負、發射極為正的電壓，使VT1 迅速截止
，這時二極管VD1導通
，高頻變壓器Ｔ初級繞組中的儲能釋放給負載。在VT1截止時，L2中沒有感應電壓，直流供電輸人電壓又經R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導通，再次翻轉達到飽和狀態
，電路就這樣重複振蕩下去。這裏就像單端反激式開關電源那樣
，由變壓器Ｔ的次級繞組向負載輸出所需要的電壓。

自(zi)激(ji)式(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)的(de)開(kai)關(guan)管(guan)起(qi)著(zhe)開(kai)關(guan)及(ji)振(zhen)蕩(dang)的(de)雙(shuang)重(zhong)作(zuo)從(cong)，也(ye)省(sheng)去(qu)了(le)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)。電(dian)路(lu)中(zhong)由(you)於(yu)負(fu)載(zai)位(wei)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)次(ci)級(ji)且(qie)工(gong)作(zuo)在(zai)反(fan)激(ji)狀(zhuang)態(tai)，具(ju)有(you)輸(shu)人(ren)和(he)輸(shu)出(chu)相(xiang)互(hu)隔(ge)離(li)的(de)優(you)點(dian)。這(zhe)種(zhong)電(dian)路(lu)不(bu)僅(jin)適(shi)用(yong)於(yu)大(da)功(gong)率(lv)電(dian)源(yuan)，亦(yi)適(shi)用(yong)於(yu)小(xiao)功(gong)率(lv)電(dian)源(yuan)。

5. 推挽式開關電源

推挽式開關電源的典型電路如圖六所示。它屬於雙端式變換電路
，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側。電路使用兩個開關管VT1和VT2
，兩個開關管在外激勵方波信號的控製下交替的導通與截止，在變壓器Ｔ次級統組得到方波電壓，經整流濾波變為所需要的直流電壓。

這種電路的優點是兩個開關管容易驅動
，主要缺點是開關管的耐壓要達到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500 Ｗ範圍內。
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6. 降壓式開關電源

降壓式開關電源的典型電路如圖七所示。當開關管VT1 導通時
，二極管VD1 截止
，輸人的整流電壓經VT1和L向Ｃ充電，這一電流使電感Ｌ中的儲能增加。當開關管VT1截止時
，電感Ｌ感應出左負右正的電壓
，經負載RL和續流二極管VD1釋放電感Ｌ中存儲的能量
，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈衝寬度確定。

這種電路使用元件少
，它同下麵介紹的另外兩種電路一樣
，隻需要利用電感、電容和二極管即可實現。

7. 升壓式開關電源

升壓式開關電源的穩壓電路如圖八所示。當開關管 VT1 導通時
，電感Ｌ儲存能量。當開關管VT1 截止時，電感Ｌ感應出左負右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經二極管VD1向負載供電，使輸出電壓大於輸人電壓
，形成升壓式開關電源。

8. 反轉式開關電源

反轉式開關電源的典型電路如圖九所示。這種電路又稱為升降壓式開關電源。無論開關管VT1之前的脈動直流電壓高於或低於輸出端的穩定電壓，電路均能正常工作。

當開關管 VT1 導通時

，電感L 儲存能量，二極管VD1 截止，負載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當開關管VT1截止時，電感Ｌ中的電流繼續流通
，並感應出上負下正的電壓，經二極管VD1向負載供電，同時給電容Ｃ充電。

三 總結

以(yi)上(shang)介(jie)紹(shao)了(le)脈(mai)衝(chong)寬(kuan)度(du)調(tiao)製(zhi)式(shi)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)的(de)基(ji)本(ben)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)和(he)各(ge)種(zhong)電(dian)路(lu)類(lei)型(xing)，在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)
，會(hui)有(you)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)實(shi)際(ji)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)
，但(dan)無(wu)論(lun)怎(zen)樣(yang)，也(ye)都(dou)是(shi)在(zai)這(zhe)些(xie)基(ji)礎(chu)上(shang)發(fa)展(zhan)出(chu)來(lai)的(de)。