開關(guān)式穩(wěn)壓電源接控制方式分為調(diào)寬式和調(diào)頻式兩種，在實(shí)際的應(yīng)用中，調(diào)寬式使用得較多，在目前開發(fā)和使用的開關(guān)電源集成電路中，絕大多數(shù)也為脈寬調(diào)制型。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源。
調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理可參見下圖。
對(duì)于單極性矩形脈沖來說，其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ。可由公式計(jì)算，
即Uo=Um×T1/T
式中Um為矩形脈沖最大電壓值；T為矩形脈沖周期；T1為矩形脈沖寬度。
從上式可以看出，當(dāng)Um 與T 不變時(shí)，直流平均電壓Uo 將與脈沖寬度T1 成正比。這樣，只要我們?cè)O(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的。
二、開關(guān)式穩(wěn)壓電源的原理電路
1、基本電路
圖二 開關(guān)電源基本電路框圖
開關(guān)式穩(wěn)壓電源的基本電路框圖如圖二所示。
交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動(dòng)成份的直流電壓，該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個(gè)方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>
控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時(shí)間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
２、單端反激式開關(guān)電源
單端反激式開關(guān)電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時(shí)，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級(jí)繞組中儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí)，變壓器Ｔ初級(jí)繞組中存儲(chǔ)的能量，通過次級(jí)繞組及VD1 整流和電容Ｃ濾波后向負(fù)載輸出。
單端反激式開關(guān)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(shí)輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點(diǎn)是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對(duì)固定的負(fù)載。
單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān)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(guān)電源
單端正激式開關(guān)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(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，VD2也
導(dǎo)通，這時(shí)電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感Ｌ儲(chǔ)存能量；當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí)，電感Ｌ通過續(xù)流二極管VD3 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。
在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和
復(fù)位時(shí)間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于５０％。由于這種電路在開關(guān)管VT1導(dǎo)通時(shí)，通過變壓器向負(fù)載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50－200 Ｗ的功率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，正因?yàn)檫@個(gè)原因，這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。
４、自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源
自激式開關(guān)穩(wěn)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(guān)電源，也是目前廣泛使用的基本電源之一。
當(dāng)接入電源后在R1給開關(guān)管VT1提供啟動(dòng)電流，使VT1開始導(dǎo)通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓，使VT1 很快飽和。與此同時(shí)，感應(yīng)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(qū)，Ic 開始減小，在L2 中感應(yīng)出使VT1 基極為負(fù)、發(fā)射極為正的電壓，使VT1 迅速截止，這時(shí)二極管VD1導(dǎo)通，高頻變壓器Ｔ初級(jí)繞組中的儲(chǔ)能釋放給負(fù)載。在VT1截止時(shí)，L2中沒有感應(yīng)電壓，直流供電輸人電壓又經(jīng)R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導(dǎo)通，再次翻轉(zhuǎn)達(dá)到飽和狀態(tài)，電路就這樣重復(fù)振蕩下去。這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣，由變壓器Ｔ的次級(jí)繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。
自激式開關(guān)電源中的開關(guān)管起著開關(guān)及振蕩的雙重作從，也省去了控制電路。電路中由于負(fù)載位于變壓器的次級(jí)且工作在反激狀態(tài)，具有輸人和輸出相互隔離的優(yōu)點(diǎn)。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。
５、推挽式開關(guān)電源
推挽式開關(guān)電源的典型電路如圖六所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側(cè)。電路使用兩個(gè)開關(guān)管VT1和VT2，兩個(gè)開關(guān)管在外激勵(lì)方波信號(hào)的控制下交替的導(dǎo)通與截止，在變壓器Ｔ次級(jí)統(tǒng)組得到方波電壓，經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?/p>
這種電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開關(guān)管容易驅(qū)動(dòng)，主要缺點(diǎn)是開關(guān)管的耐壓要達(dá)到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500 Ｗ范圍內(nèi)。
６、降壓式開關(guān)電源
降壓式開關(guān)電源的典型電路如圖七所示。當(dāng)開關(guān)管VT1 導(dǎo)通時(shí)，二極管VD1 截止，輸人的整流電壓經(jīng)VT1和L向Ｃ充電，這一電流使電感Ｌ中的儲(chǔ)能增加。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí)，電感Ｌ感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，經(jīng)負(fù)載RL和續(xù)流二極管VD1釋放電感Ｌ中存儲(chǔ)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基極上的脈沖寬度確定。
這種電路使用元件少，它同下面介紹的另外兩種電路一樣，只需要利用電感、電容和二極管即可實(shí)現(xiàn)。
７、升壓式開關(guān)電源
升壓式開關(guān)電源的穩(wěn)壓電路如圖八所示。當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，電感Ｌ儲(chǔ)存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1 截止時(shí)，電感Ｌ感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開關(guān)電源。
８、反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源
反轉(zhuǎn)式開關(guān)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(guān)電源。無論開關(guān)管VT1之前的脈動(dòng)直流電壓高于或低于輸出端的穩(wěn)定電壓，電路均能正常工作。
當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時(shí)，電感L 儲(chǔ)存能量，二極管VD1 截止，負(fù)載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時(shí)，電感Ｌ中的電流繼續(xù)流通，并感應(yīng)出上負(fù)下正的電壓，經(jīng)二極管VD1向負(fù)載供電，同時(shí)給電容Ｃ充電。
以上介紹了脈沖寬度調(diào)制式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理和各種電路類型，在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)有各種各樣的實(shí)際控制電路，但無論怎樣，也都是在這些基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。
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在學(xué)習(xí)電子電路過程中，電源我們無法繞開的一個(gè)重要部分，很多時(shí)候，故障就出現(xiàn)在電源部分，特別是開關(guān)電源，比如說，電磁爐，所以說，學(xué)習(xí)好電源電路，特別是開關(guān)電源，是非常重要的！
今天就給大家介紹，開關(guān)電源中主要的元件，以及在電路中的作用
我拆了一個(gè)老式電腦主機(jī)開關(guān)電源，?1，有±12V，5V，3.3V等幾組電壓輸出
?
用實(shí)例（1）：
一種簡單的三段式鉛酸電池充電器控制電路
一種簡單的三段式鉛酸電池充電器控制電路
本PCB文件是由上圖原理（沒有繼電器電路）設(shè)計(jì)的12V/4A簡單的三段式充電器。
應(yīng)用實(shí)例（2）
簡單的單顆TL431限流恒壓控制方法
●當(dāng)電流增大時(shí)TL431-1的電位被太高,從而起到現(xiàn)在電流的功能,因?yàn)镽3的存在對(duì)輸出電壓進(jìn)行了補(bǔ)償.所以基本上可以做到限流穩(wěn)壓功能為一體, 具有相對(duì)的成本優(yōu)勢(shì).
應(yīng)用實(shí)例（3）
一種低壓氙氣燈電源啟動(dòng)電路
●此電路是一個(gè)限制輸出功率的半橋電路,利用電容限制電流的方法。(調(diào)節(jié)VR2可以得到不同的啟動(dòng)電壓值,調(diào)節(jié)VR1可以得到不同的輸出電流來匹配不同的低壓氙氣燈的搭配).
●輸出兩個(gè)繞組，第一個(gè)是能夠提供27V30A的主繞組，第二個(gè)是能夠提供140V啟動(dòng)電壓，經(jīng)過串聯(lián)在整流二極管前面的電容來限制啟動(dòng)機(jī)電流<0.5A電流的。當(dāng)開機(jī)時(shí)輸出電壓根據(jù)輔助繞組的反饋電壓，開環(huán)狀態(tài)啟動(dòng)繞組電壓被限制到140V左右，氙氣燈在高達(dá)140V電壓立即啟動(dòng)后，由于高壓繞組的串聯(lián)電容存在，這個(gè)電流無法高起來。而一旦氙氣燈啟動(dòng),此電壓被迫同步拉低到主繞組電壓27V左右，因?yàn)榍岸嘶ジ衅麟娏鞑蓸邮沟幂敵龉β适芟拗疲?7V的電壓不會(huì)被抬高。
●因?yàn)榇?lián)電容限制電流達(dá)到同步啟動(dòng)的方法使得電路必須工作在固定頻率下，而輸入電壓范圍也不能偏差太高。一般在5%范圍內(nèi)變化不會(huì)影響氙氣燈的正常工作。
●此電路的特點(diǎn)就是有效解決同步啟動(dòng)的問題，實(shí)現(xiàn)自然同步比軟件控制更為可靠。
●氙氣燈的啟動(dòng)特點(diǎn)就是要求必須完全同步，如果電壓低就無法啟動(dòng)。但一旦啟動(dòng)后電流就必須在電流上來的同時(shí)電壓要降低到24V-28V，過高就會(huì)出現(xiàn)燈管爆炸的危險(xiǎn)，電流低于25A就會(huì)熄滅。而熄滅后不能立即重新啟動(dòng)。應(yīng)用這一方法得以有效且低成本的滿足要求。
應(yīng)用實(shí)例（4）
一種波形比較理想的變壓器隔離驅(qū)動(dòng)電路
波形比較理想的變壓器隔離驅(qū)動(dòng)應(yīng)用實(shí)例
應(yīng)用實(shí)例（5）
偏小變壓器反激開關(guān)電源設(shè)計(jì)之參考建議本案例是EC-2828變壓器全電壓輸入，輸出功率60W。
EC-2828變壓器全電壓輸入，輸出功率60W。
●對(duì)于偏小磁芯變壓器的設(shè)計(jì)：主要有磁芯Ae面積偏小的問題，將會(huì)帶來初級(jí)圈數(shù)偏多的現(xiàn)象。可以適當(dāng)提高工作頻率，本案例工作頻率在70KHz-75KHz。由于圈數(shù)偏多初次級(jí)的耦合將會(huì)更有利。所以VCC繞組電壓在短路瞬間會(huì)上沖到比較高的狀態(tài)，本案例原理圖上有可控硅做過壓保護(hù)功能。而后因?yàn)榇渭?jí)繞組的短路耦合到VCC繞組使其電壓降低到IC不能啟動(dòng)這個(gè)過程是可以實(shí)現(xiàn)的。
●要做到以上特性：VCC繞組線徑必須要小，我個(gè)人一般取0.17mm以下，小于0.12會(huì)很容易斷。這樣小的線徑談不上節(jié)約銅材，但是可以利用銅線的阻抗來代替很多設(shè)計(jì)人員習(xí)慣在VCC整流二極管上串聯(lián)小阻值電阻的功能，而且這個(gè)利用線圈本身的阻抗對(duì)交流的抑制能力在本案例當(dāng)中更有效，可以防止瞬間沖擊而損壞后級(jí)電路的功效。
●初級(jí)與次級(jí)主繞組必須是最近相鄰的繞組，這樣耦合會(huì)更有利。
●開關(guān)電源在MOSFET-D端點(diǎn)工作時(shí)候產(chǎn)生的干擾是最大的（也是RCD吸收端與變壓器相連的端點(diǎn)），在變壓器繞制時(shí)建議將他繞在變壓器的第一個(gè)繞組，并作為起點(diǎn)端，讓他藏在變壓器最里層，這樣后面繞組銅線的屏蔽是有較好抑制干擾效果的。
●VCC繞組在計(jì)算其圈數(shù)時(shí)盡量的在IC最低工作電壓乘以1.1倍作為誤差值，不用考慮銅線的壓降，因?yàn)閱?dòng)前電流是非常小的，所以這個(gè)電阻并沒有多少影響，幾乎可以忽略不計(jì)。而在電路未啟動(dòng)之前，由于高壓端啟動(dòng)電阻的充電，可以將VCC上電容上的電壓充到IC啟動(dòng)的電壓，一旦電路有問題一下啟動(dòng)不了VCC由于繞組電壓的預(yù)設(shè)值偏低。電路也是不會(huì)啟動(dòng)的，一般表現(xiàn)為嗝狀態(tài)。
●為何要按照IC的工作電壓低端取值？因?yàn)槲覀兇渭?jí)繞組是與初級(jí)繞組相鄰繞制的，耦合效果相對(duì)而言是最好的。我們做短路試驗(yàn)也是做次級(jí)的輸出短路，因?yàn)轳詈闲Ч茫渭?jí)短路時(shí)VCC在經(jīng)過短暫的上沖后會(huì)快速降低，降到IC的關(guān)閉電壓時(shí)電路得到最好的保護(hù)。需要注意這個(gè)電壓需要高于MOSFET飽和導(dǎo)通1V以上，避免驅(qū)動(dòng)不足。
●還有利于降低IC本身的功耗，是否可以提高IC的壽命無法驗(yàn)證，但穩(wěn)定性應(yīng)該更高。
應(yīng)用實(shí)例(6)
一種反激雙路輸出相對(duì)穩(wěn)定的解決方案
具有相對(duì)穩(wěn)定輸出的雙路反激輸出電路
●這種電路一般應(yīng)用于小功率電源。為了確保兩個(gè)繞組的交叉調(diào)整率更好。我們需要注意一些問題。
●在本實(shí)例中，一般我們?cè)O(shè)5V為采樣反饋端.如果雙路采樣交叉調(diào)整率可能會(huì)更差,甚至不能單獨(dú)空載和獨(dú)立帶載問題.此方法得以解決這一問題,此方法不太適合兩組電壓相差遙遠(yuǎn)的應(yīng)用.會(huì)多占用變壓器一腳.
●反饋光耦供電用12V供電，且取樣點(diǎn)在后級(jí)濾波電感前面更好。因?yàn)闉V波電感前的波動(dòng)更快的反映前端PWM的調(diào)制狀態(tài)，就算TL431的開啟程度是一定的，因?yàn)?2V的波動(dòng)可以讓光耦上反饋到的電流有微小的差異，在反饋環(huán)路一定的情況下，這個(gè)光耦供電取樣點(diǎn)的選擇更有利于動(dòng)態(tài)響應(yīng)和調(diào)整率的平衡控制。
●12V繞組應(yīng)該放在更接近于初級(jí)繞組的地方。這樣更有效的確保12V的電壓變化比例更小，因?yàn)槲覀兎答伈蓸拥氖?V端，所以難控制的是12V的繞組。綜合這些將可以更好的控制這兩個(gè)繞組的平衡度。雖然不能做到絕對(duì)的好，但是相對(duì)的來說是有一定參考價(jià)值的。
●上頁所述的樣板基本可以控制到+/-5%范圍的誤差，屬于可接受的范圍，建議喜歡動(dòng)手的朋友不妨試一下。
應(yīng)用實(shí)例(7)
應(yīng)用于功放的正負(fù)輸出電源欠壓式短路電壓保護(hù)控制電路
說明：功放電源正負(fù)雙輸出電壓保護(hù)
●由Q1構(gòu)成正電壓欠壓式短路保護(hù)電路
●當(dāng)正電壓短路時(shí)，電壓降低于穩(wěn)壓二極管加在Q1驅(qū)動(dòng)分壓電阻分壓后讓Q1導(dǎo)通，即可送出保護(hù)信號(hào)。
●由Q2構(gòu)成負(fù)電壓欠壓式短路保護(hù)電路
●當(dāng)負(fù)電壓短路時(shí)，電壓升高至串聯(lián)于Q2基極上穩(wěn)壓二極管，使Q2截止時(shí)，Q2集電極上的電壓信號(hào)經(jīng)過D2即可送出保護(hù)信號(hào)。
●Q3是作為保護(hù)的指示燈驅(qū)動(dòng)電路。
●這個(gè)電路在實(shí)際應(yīng)用中需要做到對(duì)供電的VCC在正負(fù)電壓從開機(jī)到啟動(dòng)正常這段過程的延時(shí)，否則開機(jī)時(shí)就有保護(hù)信號(hào)，導(dǎo)致無法正常開機(jī)。如果需要鎖死可以用輸出保護(hù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)一個(gè)由三極管構(gòu)成的可控硅鎖死電路來實(shí)現(xiàn)。
具有正負(fù)雙輸出電壓保護(hù)的功放電源PCB
應(yīng)用實(shí)例(8)
用LM358實(shí)現(xiàn)LED輸出端限流穩(wěn)壓PWM調(diào)光控制
●此例應(yīng)用是將PWM信號(hào)直接加在電流采樣信號(hào)上，通過調(diào)節(jié)PWM的寬度來調(diào)制過電流保護(hù)信號(hào)的時(shí)間,而起到調(diào)節(jié)限制電流的功能的。
●需要注意的事情是PWM需要倒相輸入，就是說占空比越小的時(shí)候LED上施加的電流越大。占空比越大時(shí)LED電流越小。
應(yīng)用實(shí)例(9)
一款帶帶功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?0W LED驅(qū)動(dòng)電路
帶功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?0W LED驅(qū)動(dòng)PCB
文章來源：百度文庫