电路基础与集成电子技术开关稳压电源简介

1、第第10章章 直流电源直流电源 2010.0210.4 开关稳压电源开关稳压电源* * 10.4.1 开关稳压电源的工作原理开关稳压电源的工作原理10.4.2 驱动电路的工作原理驱动电路的工作原理 第第10章章 直流电源直流电源 2010.02 以上介绍的稳压二极管稳压电路和串联式稳压电源是以上介绍的稳压二极管稳压电路和串联式稳压电源是模拟稳压电源。就串联式稳压电源而言，调整管是串联于模拟稳压电源。就串联式稳压电源而言，调整管是串联于输入和负载之间，输出电压的稳定是依靠调节调整管的管输入和负载之间，输出电压的稳定是依靠调节调整管的管压降压降UCE来实现的，调整管工作于线性放大区，一般来实现的，

2、调整管工作于线性放大区，一般UCE有有510V的电压降，调整管的功耗大，稳压电源的效率低。的电压降，调整管的功耗大，稳压电源的效率低。 为克服模拟稳压电源功耗大的缺点，可采用开关型稳为克服模拟稳压电源功耗大的缺点，可采用开关型稳压电源。开关稳压电源中的调整管工作在开关状态，在调压电源。开关稳压电源中的调整管工作在开关状态，在调整管截止时，穿透电流很小，消耗功率也很小，而管子饱整管截止时，穿透电流很小，消耗功率也很小，而管子饱和导通时，功耗为饱和压降和导通时，功耗为饱和压降UCES与集电极电流与集电极电流IC的乘积，的乘积，管耗也较小。管耗也较小。 第第10章章 直流电源直流电源 2010.02

3、10.4.1 开关稳压电源的工作原理开关稳压电源的工作原理 以串联开关型稳压电源为例，介绍开关稳压电源的工作以串联开关型稳压电源为例，介绍开关稳压电源的工作原理，原理图如图原理，原理图如图10.4.1所示。图中是未经稳压的的直流输入所示。图中是未经稳压的的直流输入电压，晶体管为开关管，电压，晶体管为开关管，uB为矩形波，控制开关管的工作状为矩形波，控制开关管的工作状态，电感态，电感L和电容和电容C组成滤波电路，组成滤波电路，VD为续流二极管。开关稳为续流二极管。开关稳压电路主要由开关管、开关驱动电路和滤波电路组成。压电路主要由开关管、开关驱动电路和滤波电路组成。图图10.4.1 串联式开关型稳

4、压电源原理图串联式开关型稳压电源原理图 第第10章章 直流电源直流电源 2010.02 当当uB为高电平时，为高电平时，VT饱和导通，电流经调整管向电感饱和导通，电流经调整管向电感L充充电，电， L开始存储能量，电容开始存储能量，电容C开始充电。此时二极管截止，有开始充电。此时二极管截止，有ICESIEUUUU 当当uB为低电平时，为低电平时，VT截止，此时截止，此时VT管的射极电流为零，管的射极电流为零，但是电感但是电感 L 以电流的形式放电，其感应电势令以电流的形式放电，其感应电势令VD导通，给放导通，给放电电流提供通路，所以电电流提供通路，所以VD称为称为续流二极管续流二极管。同时。同时

5、C开始放电，开始放电，维持负载上的电流基本不变。维持负载上的电流基本不变。第第10章章 直流电源直流电源 2010.02 当电路中当电路中L和和C的取值的取值足足 够大时，可以保证在开关管够大时，可以保证在开关管 VT截止期间，电感的能量截止期间，电感的能量 不会放尽，此时电路的输出不会放尽，此时电路的输出电压和负载电流均为连续的，图电压和负载电流均为连续的，图10.4.2显示了电路中各点的波显示了电路中各点的波形，其中形，其中 ton 是调整管导通时间，是调整管导通时间，toff是截止时间，是截止时间，T是开关的是开关的动作周期。动作周期。图图10.4.2 开关型稳压电源的波形图开关型稳压电

6、源的波形图第第10章章 直流电源直流电源 2010.02若忽略若忽略L上的压降，且电流连续时，输出电压平均值等于上的压降，且电流连续时，输出电压平均值等于uE的的直流分量，即直流分量，即IIonDoffCESIonODUUTtUTtUUTtU占空比占空比第第10章章 直流电源直流电源 2010.0210.4.2 驱动电路的工作原理驱动电路的工作原理 由由UO表达式可知表达式可知当输入当输入UI波动或者电路的负载电流发生变化而引起输出电压波动或者电路的负载电流发生变化而引起输出电压变化时，如果能在变化时，如果能在UO增大时，减小控制电压的占空比增大时，减小控制电压的占空比D或在或在UO减小时，增

7、大占空比减小时，增大占空比D ，那么输出电压就可以获得稳定。，那么输出电压就可以获得稳定。IIonDoffCESIonODUUTtUTtUUTtU 驱动电路主要由取样电阻驱动电路主要由取样电阻R1、R2、基准源、误差放大器、基准源、误差放大器A1、三角波发生器和电压比较器、三角波发生器和电压比较器A2组成。取样的反馈电压组成。取样的反馈电压UF由由R1、R2对对UO分压得到，基准电压与反馈电压之差分压得到，基准电压与反馈电压之差(VREF-UF)经经A1放大后，作为电压比较器放大后，作为电压比较器A2的阈值电压的阈值电压Up，将三角波发，将三角波发生器的输出与生器的输出与Up比较，得到开关管的控制信号。比较，得到开关管的控制信号。脉宽调制型脉宽调制型（PWM）开）开关电源关电源 第第10章章 直流电源直流电源 2010.02 通过调节控制信号的占空比来改变开关管的导通时间通过调节控制信号的占空比来改变开关管的导通时间ton，从而实现稳压的目的，但是开关管的开关周期从而实现稳压的目的，但是开关管的开关周期T保持不变，所以保持不变，所以根据以上模式工作的稳压电路被称为脉宽调制型（根据以上模式工作的稳压电路被