常見的幾種開關電源結構和原理

1.正激電路電路的工作過程:

開關S開通后,變壓器繞組N1兩端的電壓為上正下負,與其耦合的N2繞組兩端的電壓也是上正下負.因此VD1處于通態(tài),VD2為斷態(tài),電感L的電流逐漸增長; S關斷后,電感L通過VD2續(xù)流,VD1關斷.S關斷后變壓器的激磁電流經(jīng)N3繞組和VD3流回電源,所以S關斷后承受的電壓為 . Ø變壓器的磁心復位:開關S開通后,變壓器的激磁電流由零開始,隨著時間的增加而線性的增長,直到S關斷.為防止變壓器的激磁電感飽和,必須設法使激磁電流在S關斷后到下一次再開通的一段時間內(nèi)降回零,這一過程稱為變壓器的磁心復位.正激電路的理想化波形:

變壓器的磁心復位時間為:

Tist=N3*Ton/N1

輸出電壓:輸出濾波電感電流連續(xù)的情況下:

Uo/Ui=N2*Ton/N1*T 磁心復位過程:

2.反激電路

反激電路原理圖

反激電路中的變壓器起著儲能元件的作用,可以看作是一對相互耦合的電感. 工作過程: S開通后,VD處于斷態(tài),N1繞組的電流線性增長,電感儲能增加; S關斷后,N1繞組的電流被切斷,變壓器中的磁場能量通過N2繞組和VD向輸出端釋放.S關斷后的電壓為:us=Ui+N1*Uo/N2 反激電路的工作模式: 電流連續(xù)模式:當S開通時,N2繞組中的電流尚未下降到零. 輸出電壓關系:Uo/Ui=N2*ton/N1*toff 電流斷續(xù)模式:S開通前,N2繞組中的電流已經(jīng)下降到零. 輸出電壓高于上式的計算值,并隨負載減小而升高,在負載為零的極限情況下, ,因此反激電路不應工作于負載開路狀態(tài). 反激電路的理想化波形

3.半橋電路

半橋電路原理圖

工作過程: S1與S2交替導通,使變壓器一次側形成幅值為Ui/2的交流電壓.改變開關的占空比,就可以改變二次側整流電壓ud的平均值,也就改變了輸出電壓Uo. S1導通時,二極管VD1處于通態(tài),S2導通時,二極管VD2處于通態(tài), 當兩個開關都關斷時,變壓器繞組N1中的電流為零,VD1和VD2都處于通態(tài),各分擔一半的電流.

S1或S2導通時電感L的電流逐漸上升,兩個開關都關斷時,電感L的電流逐漸下降.S1和S2斷態(tài)時承受的峰值電壓均為Ui. 由于電容的隔直作用,半橋電路對由于兩個開關導通時間不對稱而造成的變壓器一次側電壓的直流分量有自動平衡作用,因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和