张微，柳樑，朱莺
浙江省电力职工大学
摘 要：分析一种开关稳压电源的基本原理，介绍了它的电路结构及稳压过程。
关键词：开关电源；自激式；功率转换
1开关稳压电路的工作原理
开关稳压电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心，它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成，电路如图1(a)所示，波形如图1(b)所示。
Ui是用电网交流220V直接整流滤波得到的直流高压(这样可省去工频变压器)。高频变压器的原绕组为N1，N2为变压器副绕组，供输出用。N3为基极正反馈绕组，R1是启动电阻，R2是限流电阻。
加上电源时，电流通过R1流向开关管T的基极，使T导通。此时变压器副边的二极管反向偏置，于是T集电极电流和变压器绕组N1中电流相等。由于是从零起动，基极电流不大，就能使T导通。原绕组N1通过电流，产生上正下负的感应电压，经磁芯耦合，反馈绕组N3也产生感应电压UL3，并向T的基极注入iB，使T进一步导通，即UL3增加，iB增大，使iC进一步增大，这是一个正反馈雪崩过程。
在T导通期间，副边因二极管反偏没有电流。当T进入高饱和区后，iC的变化率减小，原边N1绕组感应电压下降，同时反馈绕组N3电压下降，造成iB下降，iC下降，这再次形成一个正反馈雪崩过程，使开关管迅速截止。T的导通时间TON取决于iC达到饱和的时间。
T导通期间，副边电路截止，原边线圈储能。T截止时，N1的感应电压上负下正，相应地N3的电压上负下正，保证T截止，同时副边N2电压上正下负，D导通。由N2通过D向负载传送能量，副边绕组中电流iD线性下降，直到iD=0，电路恢复起始状态，开始一个新的周期，T再次导通。TOFF取决于副边绕组放电到零的时间。输出电压与开关管的导通时间成正比。
2开关稳压电源的构成及稳压过程
开关电源电路如图2所示。下面对这个电路的各个主要组成部分的作用及原理作分析。
2.1输入部分
RT1、C1为输入滤波器(RC低通滤波器)，L1、C2、C3为共模滤波器，可以衰减、削弱共模干扰，V1为全桥电路，桥式整流可防止输入电源极性接反烧坏电源电路，C4为滤波电容，R2、C5、V2构成主绕组吸收网络，其作用在后面保护部分详细叙述。
2.2功率部分和部分驱动电路
V4为开关管，R1、R4为启动电阻，R5、C6及反馈绕组构成正反馈开关管驱动电路，V6、R7构成过激保护电路，R3、C8构成开关管吸收网络，减小其开关噪声。
2.3输出部分
(1)V9、C10、C11、L2、C12、C13和线性集成稳压器N1构成24V整流滤波及稳压电路，R10、HL4构成24V发光二极管指示电路，R34、XJD构成失压告警电路。
(2)V10、C14、C15、L3、C16构成+5V整流滤波电路，R11为固定负载，R12、HL1为+5V发光二极管指示电路、R31为+5V测试限流电阻。
2.4采样和控制部分
R14、R15、RP1和稳压管N2构成+5V取样测量回路，C17用于防止稳压管N2自激。光隔N3实现取样电路与开关管的电隔离，V8、C9对光隔起保护作用并抑制自激，V5为脉宽控制管，R6、C7、V7、R8构成电流负反馈回路，R9为限流电阻。
2.5电路稳压的过程
如上所述，通过改变开关管V4的导通时间TON即可达到稳定输出电压的目的。
当输出电压高于+5V时，稳压管N2击穿导通，使光电隔离器中的发光二极管导通，其亮度增大，光敏三极管的电流增大，管压降减小，V5导通。由于V5集电极电流IC5的分流作用，使开关三极管V4的基极电流减小，促使V4导通时间缩短，提前截止，变压器原绕组N1储能减小，从而使输出电压UO降低。
当输出电压低于+5V时，稳压管N2截止，光电三极管N3截止，V5也趋于截止，使V4的基极电流增加，导通时间延长，使N1储能增加，于是输出电压UO升高。
2.6保护电路
这里讨论对开关管V4采取的两种保护措施。
(1)过流保护
V4的过流保护元件为R6、C7、V7、R8。当V4管电流增大时，电阻R6上产生的压降也增大，V5基极电位升高，使V5导通加剧，V5的集电极分流使V4的基极电流减小，V4的集电极电流也减小，最终V4截止，使V4不会因过流而烧坏。
(2)过压保护
变压器原绕组N1上接有的二极管V2、电阻R2和电容C5，目的在于放掉积蓄在变压器漏感上能量。否则，开关管截止的瞬间会出现很高的浪涌电压，它重迭在开关管的集电极电压上，很容易将开关管击穿。
3结束语
这种开关稳压电源有很多优点，在SF600收发信机的实际应用中效果良好。但也存在缺点，需改进。如因为只从一组取样反馈，不能保证多路输出稳定等。因此，24V一路只能靠加集成线性稳压器7824来解决稳压问题。
参考文献：
［1］ 曲学基.稳定电源应用手册［M］.电子工业出版社，1994.
［2］ 张举.微机型继电保护装置原理与运行［M］.天津科学技术出版社，1996.
摘自 仪表技术
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