開(kāi)關(guān)穩壓電源的結構

    圖1畫(huà)出了開(kāi)關(guān)穩壓電源的原理圖及等效原理框圖，它是由全波整流器，開(kāi)關(guān)管V，激勵信號，續流二極管Vp，儲能電感和濾波電容C組成。實(shí)際上，開(kāi)關(guān)穩壓電源的核心部分是一個(gè)直流變壓器。這里我們對直流變換器和逆變器作如下解釋。
    逆變器，它是把直流轉變?yōu)榻涣鞯难b置。逆變器通常被廣泛地應用在采用電平或電池組成的備用電源中。
 
    直流變換器，它是把直流轉換成交流，然后又把交流轉換成直流的裝置。這種裝置被廣泛地應用在開(kāi)關(guān)穩壓電源中。采用直流變換器可以把一種直流供電電壓變換成極性、數值各不同的多種直流供電電壓。

    開(kāi)關(guān)穩壓電源的優(yōu)點(diǎn)

    [1].功耗小，效率高。在圖1中的開(kāi)關(guān)穩壓電源電路中，晶體管V在激勵信號的激勵下，它交替地工作在導通—截止和截止—導通的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，轉換速度很快，頻率一般為50kHz左右，在一些技術(shù)先進(jìn)的國家，可以做到幾百或者近1000kHz。這使得開(kāi)關(guān)晶體管V的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達到80%。 

    隨著(zhù)半導體技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，集成度高、功能強大的大規模集成電路的不斷出現，使得電子設備的體積在不斷地縮小，重量在不斷地減輕，所以從事這方面研究和生產(chǎn)的人們對開(kāi)關(guān)穩壓電源中的開(kāi)關(guān)變壓器還感到不是十分理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的開(kāi)關(guān)變壓器或者通過(guò)別的途經(jīng)取**關(guān)變壓器，使之能夠滿(mǎn)足電子儀器和設備微小型化的需要，這是從事開(kāi)關(guān)穩壓電源研制的科技人員目前正在克服的一個(gè)困難。    開(kāi)關(guān)穩壓電源的效率是與開(kāi)關(guān)管的變換速度成正比的，并且開(kāi)關(guān)穩壓電源中由于采用了開(kāi)關(guān)變壓器以后，才能使之由一組輸入得到極性、大小各不相同的多組輸出。要進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)穩壓電源的效率，就必須提高電源的工作頻率。但是，當頻率提高以后，對整個(gè)電路中的元器件又有了新的要求。例如，高頻電容、開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器、儲能電感等都會(huì )出現新的問(wèn)題。進(jìn)一步研制適應高頻率工作的有關(guān)電路元器件，是從事開(kāi)關(guān)穩壓電源研制科技人員要解決的第二個(gè)問(wèn)題。    工作在線(xiàn)性狀態(tài)的線(xiàn)性穩壓電源，具有穩壓和濾波的雙重作用，因而串聯(lián)線(xiàn)性穩壓電源不產(chǎn)生開(kāi)關(guān)干擾，且波紋電壓輸出較小。但是在開(kāi)關(guān)穩壓電源中的開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其交變電壓和電流會(huì )通過(guò)電路中的元件產(chǎn)生較強的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾就會(huì )污染市電電網(wǎng)，影響鄰近的電子儀器及設備的正常工作。隨著(zhù)開(kāi)關(guān)穩壓電源電路和抑制干擾措施的不斷改進(jìn)，開(kāi)關(guān)穩壓電源的這一缺點(diǎn)得到了一定的克服，可以達到不妨礙一般的電子儀器、家用電器的正常工作的程度。但是在一些精密電子儀器中，由于開(kāi)關(guān)穩壓電源的這一缺點(diǎn)，卻使它得不到使用。所以，克服開(kāi)關(guān)穩壓電源的這一缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高它的使用范圍，是從事開(kāi)關(guān)穩壓電源研制科技人員要解決的第三個(gè)問(wèn)題。    [2] 國內發(fā)展情況    我國的晶體管直流變換器及開(kāi)關(guān)穩壓電源研制工作開(kāi)始于60年代初期，到60年代中期進(jìn)入實(shí)用階段，70年代初期開(kāi)始研制無(wú)工頻降壓變壓器開(kāi)關(guān)穩壓電源。1974年研制成功了工作頻率為10kHz、輸出電壓為5V的無(wú)工頻降壓變壓器開(kāi)關(guān)穩壓電源。近10多年來(lái)，我國的許多研究所、工廠(chǎng)及高等院校已研制出多種型號的工作頻率在20kHz左右，輸出功率在1000W以下的無(wú)工頻降壓變壓器開(kāi)關(guān)穩壓電源，并應用于電子計算機、通信、電視等方面，取得了較好的效果。工作頻率為100kHz—200kHz的高頻開(kāi)關(guān)穩壓電源于80年代初期就已開(kāi)始試制， 90年代初期就已試制成功。目前正在走向實(shí)用階段和再進(jìn)一步提高工作頻率。許多年來(lái)，雖然我國在無(wú)工頻降壓開(kāi)關(guān)穩壓電源方面作了巨大的努力，并取得了可喜的成果，但是，目前我國的開(kāi)關(guān)穩壓電源技術(shù)與一些先進(jìn)的國家相比仍有較大的差距。此外，這些年來(lái)，我國雖然把無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)穩壓電源的工作頻率從數十kHz提高到了數百kHz，把輸出功率由數十瓦提高到了數百瓦甚至數千瓦，但是，由于我國半導體技術(shù)與工藝跟不上時(shí)代的發(fā)展，導致我們自己研制和生產(chǎn)出的無(wú)工頻變壓器開(kāi)關(guān)電源中的開(kāi)關(guān)管大部分采用的仍是進(jìn)口的晶體管。所以我國的開(kāi)關(guān)穩壓電源事業(yè)要發(fā)展，要趕超世界先進(jìn)水平，最根本的是要提高我國的半導體技術(shù)和工藝。  開(kāi)關(guān)穩壓電源的種類(lèi)    現在，電子技術(shù)和應用迅速地發(fā)展，對電子儀器和設備的要求是：性能上，更加安全可靠，在功能上，不斷地增加。在使用上自動(dòng)化程度越來(lái)越高。在體積上，要日趨小型化。這使采用具有眾多優(yōu)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)穩壓電源就顯得更加重要了。所以，開(kāi)關(guān)穩壓電源在計算機、通信、航天、彩色電視等方面都得到了越來(lái)越廣泛的應用，發(fā)揮了巨大的作用，這大大促進(jìn)了開(kāi)關(guān)穩壓電源的發(fā)展，從事這方面研究和生產(chǎn)的人員也在不斷地增加，開(kāi)關(guān)穩壓電源的品種和類(lèi)型也越來(lái)越多。下面的組圖給出了各種類(lèi)型開(kāi)關(guān)穩壓電源的原理圖。  

    振蕩頻率保持不變，通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)改變和調節輸出電壓的大小，有時(shí)通過(guò)取樣電路、耦合電路等構成反饋閉環(huán)回路，來(lái)穩定輸出電壓的幅度。

    用開(kāi)關(guān)晶體管把直流變成高頻標準方波，電路形式類(lèi)似于他激式。

    儲能電感并聯(lián)在輸入與輸出電壓之間，電路形式如圖4所示。

    使用兩個(gè)晶體管，將其連接成推挽功率放大器形式。這種電路的特點(diǎn)是開(kāi)關(guān)變壓器必須具有中心抽頭，電路形式如圖12。 

    使用四個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管，將其連接成全橋形式。它的特點(diǎn)是輸出的功率比較大。其電路形式如圖13。