ICO-083-S8A-T前述的串聯反饋式穩壓電路由于調整管工作在線性放大區,因此在負載電流較大時,調整管的集電極損耗(Pc=vceio)相當大,電源效率(n=Po/PI=voio/v1iI)較低,一般為40%~60%,有時還要配各龐大的散熱裝置。為了克服上述缺點,可采用開關式穩壓電路,電路中的調整管工作在開關狀態,即調

整管主要工作在飽和導通和截止兩種狀態。由于管子飽和導通時管壓降ycEs和截止時管子的電流Jc∞都很小,管耗主要發生在狀態開與關的轉換過程中,電源效率可提高到75%~95%。由于省去了電源變壓器和調整管的散熱裝置,所以其體積小、重量輕。它的主要缺點是輸出電壓中所含紋波較大,對電子設各的干擾較大,而且電路比較復雜,對元器件要求較高。但由于工藝已經成熟,而優點叉突出,已成為宇航、計算機、通信、家用電器和功率較大電子設備中電源的主流,應用日趨廣泛。

開關穩壓電源將來自市電整流濾波不穩定的直流電壓變換成交變的電壓,然后又將交變電壓轉換成各種數值穩定的直流電壓輸出,因此開關穩壓電源又稱為DC/DC變換器(或稱直流/直流變換器)。開關穩壓電路的種類很多。本節主要介紹用BJT和MOsFET作為開關管的串聯(降壓)型、并聯(升壓)型和推挽自激式變換型開關穩壓電源的基本組成和工作原理。

開關式穩壓電路的工作原理,串聯(降壓)型開關穩壓電路.

串聯型開關穩壓電路原理框圖如圖10.3.1所示。它和串聯反饋式穩壓電路相比,主電路增加了二極管D和乙C組成的高頻整流濾波電路以及產生固定頻率的三角波電壓(vT)發生器和比較器C組成的控制電路。圖中vi是整流濾波電路的輸出電壓,vb是比較器的輸出電壓,利用vb控制調整管T,將v1變成斷續的矩形波電壓vE(uD)。當vA>vT時,vb為高電平,T飽和導通,輸人電壓v1經T加到二極管D的兩端,電壓vE等于vi(忽略管T的飽和壓降),此時二極管D承受反向電壓而截止,負載中有電流藝。流過,電感乙儲存能量,同時向電容器C充電。輸出電壓uo略有增加。當va<uT時,vb為低電平,T由導通變為截止,濾波電感產生自感電勢(極性如圖所示),使二極管D導通,開關式穩壓窀蹯,串聯型開關穩壓電路原理圖.

于是電感中儲存的能量通過D向負載RL釋放,使負載RL繼續有電流通過,因而常稱D為續流二極管。此時電壓vE等于-yD(二極管正向壓降)。由此可見,雖然調整管處于開關工作狀態,但由于二極管D的續流作用和L、C的濾波作用,輸出電壓是比較平穩的。圖10.3.2畫出了電流il①、電壓ut、va、vB、vE(VD)和v。的波形。圖中砂。n是調整管T的導通時間,to飪是調整管T的截止時間,t=tn+JtⅡ是開關轉換周期。顯然,在忽略濾波電感L的直流壓降的情況下,輸出電壓的平均值為

u=t(n-uEs)+(-us)g≈nb=ab             (10.3.1)

式中g=JoⅡ/r稱為脈沖波形的占空比。由式(10.3.1)可見,對于一定的y1值,在開關穩壓電源的電壓、電流波形圖

vA、pT、vB波形 (b)pE波形

jL波形 (d)矽。波形

在整個開關周期r,當電感電流jL連續時的波形。電感電流j藝是否連續與y1、yo、I、f=+g著關,a=+越高或￡越大、九越易連續。φ直流穩壓咆源,開關管T,二極管DZC濾波,取樣電路三角波電壓發生器.