圖1 開關(guān)電源的工作原理圖

4開關(guān)電源的設(shè)計(jì)

　　開關(guān)電源電路圖如圖2所示.在此功率轉(zhuǎn)換電路中,采用單端反激式變換器,單端是因?yàn)槠涓哳l變壓器的磁芯只工作在第一象限.按變壓器的副邊開關(guān)整流器二極管的接線方式不同,單端變換器可分為兩種:正激式與反激式.原邊主功率開關(guān)管與副邊整流管的開關(guān)狀態(tài)相反(開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),副邊的整流二極管截止)稱為單端反激式.當(dāng)原邊加到高電平激勵(lì)脈沖使q1導(dǎo)通,直流輸入高頻變壓器的原邊兩端,此時(shí)因副邊是上負(fù)下正,使整流二極管截止;當(dāng)驅(qū)動脈沖為低電平使q1截止,原邊兩端極性反向,使副邊繞組兩端變?yōu)樯险仑?fù),則整流二極管被正向?qū)?此后變壓器副邊的磁能向負(fù)載釋放.因此單端反激式變換器只是在原邊q1導(dǎo)通時(shí)儲存能量,當(dāng)它截止時(shí)才向負(fù)載釋放,故高頻變壓器在開關(guān)過程中,既起變壓隔離作用,又是電感儲能元件.

　　在交流電源的輸入端接入的電磁干擾濾波器,由共模扼流圈l1、c2和c3構(gòu)成,c2和c3的中點(diǎn)應(yīng)接地,用來抑制共模干擾.c1用來濾波,濾除串模干擾,電容量較大.鑒于開關(guān)管bu508a在關(guān)斷的瞬間,高頻變壓器的漏感會產(chǎn)生尖峰電壓,利用c8、r3和d1組成鉗位電路,c9的作用是濾除開關(guān)管集電極的尖峰電壓,決定自動重啟動頻率,c9和r4一起對控制回路進(jìn)行補(bǔ)償,同時(shí)c9和r4還起原邊快速復(fù)位的作用,能有效的保護(hù)開關(guān)管不被損壞.

圖2 開關(guān)電源電路圖

4.1 開關(guān)電源的開關(guān)控制部分

　　開關(guān)電源其核心是開關(guān)控制部分,主要工作過程是通過圖2中b點(diǎn)和c點(diǎn)電壓的高低來控制主功率開關(guān)管q1導(dǎo)通和截止的時(shí)間(即占空比的大小).當(dāng)q1截止時(shí)a點(diǎn)為高電平,c5對q1放電,使b點(diǎn)電位迅速提高,使開關(guān)管q1基極電位高于發(fā)射極,因而q1飽和導(dǎo)通,并對c5進(jìn)行充電.而此時(shí)的電流為變壓器原邊電流與q1導(dǎo)通時(shí)的電流之和,所以流經(jīng)r5的電流值很大,c點(diǎn)電位升高,飽和導(dǎo)通使a點(diǎn)電位下降,q1也就截止.

　　d2和d3作用是在q1導(dǎo)通時(shí),使c點(diǎn)電位不致很高,否則c5的放電時(shí)間過長,使q1關(guān)斷時(shí)間toff過大,而q1導(dǎo)通時(shí)間ton保持不變,這樣頻率變低.若q1導(dǎo)通時(shí)c點(diǎn)提升太高時(shí),才將q1變?yōu)榻刂?此時(shí)d2和d3正向?qū)?c點(diǎn)的電位降低,使得c5放電時(shí)間很短就能將使vb>vc,使toff也很小,因而可以使頻率達(dá)到很高.
4.2 pwm調(diào)節(jié)部分

　　q1導(dǎo)通時(shí),繞組n2上正下負(fù),c10吸收剛放電時(shí)的尖峰電壓,防止二極管d10正向?qū)〒p壞,d10正向?qū)?使b點(diǎn)電位升高,從而使q1更快飽和導(dǎo)通.同時(shí)q2導(dǎo)通,再使q3也導(dǎo)通,b點(diǎn)電壓下降,原邊線圈電流減小至截止.這時(shí)n2邊為下正上負(fù),d4和d5導(dǎo)通,q4基極變?yōu)楦唠娢?q4導(dǎo)通,c點(diǎn)電位降低,截止時(shí)間變短,而tl431反饋電流使流入q4基極的電流就會減小,c點(diǎn)電位就下降得慢,截止時(shí)間變長.q1導(dǎo)通時(shí),tl431反饋電流決定c點(diǎn)電位升高的快慢來達(dá)到穩(wěn)壓的目的.c12是用來保護(hù)q3,在截止時(shí)反向峰值電壓過高,而損壞q3.反饋控制就是將取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較,轉(zhuǎn)化為電流,再經(jīng)電流放大來調(diào)節(jié)ton與toff來控制占空比從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的.

　　r12是輸出電壓的最小負(fù)載,防止負(fù)載空載時(shí)電壓太高,用于提高輕載時(shí)的電壓調(diào)整率.c17可適當(dāng)?shù)慕档驼`差放大器的高頻增益.tl431的基準(zhǔn)電壓與輸出電壓vo比較,在r14形成誤差電壓,從而使ic1的二極管產(chǎn)生