【正文】 對于恒定電流 DI 流經(jīng)二極管得導通狀態(tài)， 圖 410 二極管反向恢復時浪涌產(chǎn)生機理 當開關斷開時，反向電 （ a） 二極管電路；（ b）蓄積能量時等效電路 壓 RV 加到二極管上，由 （ c）方向阻斷時等效電路 于串聯(lián)寄生電感作用，二極管電流不能瞬時變?yōu)榱?，繼續(xù)導通，等效電路如 圖 410（ b） 所示。每當開關工作時這能量就消耗掉，平均功率損耗與開關工作頻率成比例增加，這也是開關損耗得一種。 圖 42所示時集電極電流在晶體管導通后不變化的情況，集電極電流隨時間變壞時，理想情況是基極電流也隨集電極電流也隨集電極電流成正比例變化。整流二極管的損耗是由使用的二極管特性決定，要采用正向壓降低，反向恢復時間短的二極管。 僅此，輸出紋波 電壓就很大，所以如電路 圖 的輸出上裝有 LC 濾波器，使其衰減。在該設計例中設復 位電路中得 2R 為 33K，不過要邊觀察 工作時的 ceV 波形而定，使 rV1 保持 左右。 線圈的厚度 d 為： ? ? ??? ??＝ r：電線徑 l：層數(shù) dt：絕緣膠帶的厚度 考慮到空余，將其按 倍處理。 同理，二次線圈采用三根并聯(lián)。設 fV =， LV =，η=，由 0V =15V 得 27 2V = 0V + LV + fV =15 + + = （ V） 變壓器的輸出功率 2P 因 15V 輸出電流是過流檢測點，為 3A ，所以 2P = 3 = （ W） 21 ?? ????? ??? ?onP TV TPI （ A） ON 時 ONT 為： 202 1 ????? fTT on ? （μ S） 一次和二次（ 5V線圈）圈數(shù)比 N為： ＝?? VVN 一次線圈電感 1L 為： 6111 ?????? ?ponI TVL （ mH） 5．磁芯的選用 磁芯選用 EEC28L（ TDK） 圖 32和圖 33是磁芯和繞線管的示意圖。二極管上加的反向電壓為輸出電壓的 2 ∽ 3倍。電源接通瞬間或輸出短路時，光電耦合器停止工作， 2VT 為截止狀態(tài)。若 1C 兩端電壓達到二極管 3VD 的正向壓降 FV 時，電流經(jīng) 1R 和 3VD 流通。ont 時 1L 中蓄積的能量通過變壓器 1T 的次級側(cè)線圈 2L 釋放給次級側(cè)。 3） 電壓 /頻率變換、頻率 /電壓變換、用變壓器隔離控制信號的方式。若在相同情況下，對于串聯(lián)線性穩(wěn)壓器，輸出電壓只變化 V?10 。而隨著表面貼裝元 件（ SMD）和表面貼裝技術（ SMT）的進一步發(fā)展，組件的裝連密度會更加提高，體積會進一步縮小，電源也會隨之更加小型化。 （ 3） 單變換器方式 這是最近各個生產(chǎn)廠家都積極進行研究開發(fā)的方式，其電路設計簡單，輸入級無需接入電抗器，交流輸入可以直接接至負載使用， PWM 變換器不需要修改，只有增設若干元器件，就可以實現(xiàn)以往的雙變換器方式所具有的功能； 穩(wěn)定直流輸出電壓，實現(xiàn)初次級的 隔離，減少諧波電流，改善功率因數(shù)。另外，從節(jié)省能量來看，也需要在低電壓領域降低損耗，這樣一來，控制電路的低電壓化便成為重要課題。當穩(wěn)壓電路、高壓電路、負載等出現(xiàn)故障或短路使，能自動切斷電源，其保護功能靈敏、可靠。利用諧振現(xiàn)象使開關損耗接近于零，消除電壓或電流浪涌，零電壓或零電流開關諧振變換 器也研制成功。由于調(diào)整管上損耗較大的功率，所以需要采用大功率調(diào)整管并裝有體積很大的散熱器。 調(diào)試部分包括電路的焊接和調(diào)試，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題的解決。為提高開關頻率必須減小開關損耗，隨之需要采用高速開關元件。為了趕上和超過世界先進技術水平，國內(nèi)很多單位正在研制和應用，不斷地向高頻化、線路簡單化和控制電路集成化方向發(fā)展。 （ 2） 軟開關的應用與同步整流 諧振或者軟開關等方式可有效降低伴隨著高頻化帶來地損耗。這時，降低損耗的方法就是使通過基片磁芯的磁通和通過繞組的電流均勻。 對于薄膜電容器，用戶需要的是阻抗低、承受紋波電流大而且體積小的品種，并且要求符合安全標準。 13 開關電源的基本構(gòu)成 開關 電源采用功率半導體器件作為開關元件，通過周期性通斷開關，控制開關元件的占空比來調(diào)整輸出電壓。 2． 按 DC/DC 變換器地工作方式分 1） 隔離型有通 /通方式、通 /斷方式、中心抽頭方式、半橋方式和全橋 14 方式、諧振方式。輸入電壓 1V 是輸入交流電壓經(jīng)整流的直流電壓。另外，這與變壓器設計以及輸出二極管和輸出電容的選用也有關系。 1VT 的基極電流 Bi 一旦減小，集電極峰值電流 cpi 也減小，但同時 ont 變短。 圖 210 過電流保護電路實例 此例中的過流保護電路如 圖 211 所示，當開關晶體管 1VT 的 集電極電流增加時，若過流檢測 電阻 R兩端電壓與 1VT 的 beV 之和 接近 2VT 的 beV 與 2VD 的正向壓降 FV 之和，則基極電流通過 2VT 分 流，從而減少 1VT 基極電 流，因此， 限制了 1VT 的集電極電流，到達保 護目的。低于 25KHZ 的頻率即為音頻域，回發(fā)出刺耳的撥號音。其中采用自然冷卻還是風扇冷卻就有很大差異。因此，實際繞組節(jié)距的高度 是 =20mm。s) 因此： 11 6 ???? ?Tf （ KHZ） ??? TT on? ? ?? ? 771211 ????????? NmmS mhLIB pm (高斯 ) 就輸入電壓 1V 最高，輸出電流 0I 最大的情況加以計算 .這時可由 3項得 1V＝ 。擴大這時的 ceV 和 CI ，即呈 圖 311（ a）的狀態(tài)。 圖 41 過電壓保護電路實例 42 42 效率的提高 開關電源效率降低的主要原因如下： 1）開關晶體管驅(qū)動方法不佳，如過激勵，激勵不足以及反偏置 電流不足等。開關晶體管導通瞬間晶體管上加有較高電壓，如 圖 43 所示，其電壓下降到正常飽和電壓? ?SATCEV 時需要時間，則晶體管功耗增加，因此，要防止開通瞬間的高電壓產(chǎn)生。電壓浪涌的峰值求得如下： ? ?O F FAP VVV ?????21w/ w/1 /wt ane ）（ ）＋（）（ ? ??? （ 4– 8） 圖 46 開關斷開時電壓波形 圖 47 峰值電壓與電路 中參數(shù)之間關系 47 圖 46中峰值電壓 PV 達到 288V，它約為穩(wěn)定時開關斷開電壓的 2倍。很明顯，開關接通時流經(jīng)開關電流有較大電流浪涌。等效電路與 圖 4。根據(jù) 圖 48（ b） 所示等效電路，得到微分方程式為 ONPON RCI tcc vdtdv ＋? （ 4– 11） 若設初始值為 OFFV）＝（ 0vc （ 4– 12） 求得開關兩端電壓為 ONONCRO F F RIV CPON ttc tev ?? ? ）（＝ （ 4– 13） 因此，流經(jīng)開關電流為 ONCRONOFF IRV PON ?? ? t/tts e/i ＝ （ 4– 14） 圖 48 開關接通時產(chǎn)生電流浪涌 （ a）開關接通時電 路 （ b）開關接通時等效電路 圖 49 開關接通時電流波形 49 采用（ 714） 式計算得開關電流波形如 圖 49 所示。（ 74）式所示的開關電壓波形計算實例如 圖 411所示。 43 開關晶體管的損耗與其基極驅(qū)動條件有很大關系，基極理想驅(qū)動波形如圖 42所 示。 一般方式是采用穩(wěn)壓二極管，需要注意其工作點是隨流經(jīng)穩(wěn)壓管電流與溫度而變，因此，設計上必須選用穩(wěn)定電壓的溫飄非常小的穩(wěn)壓管。s 37 下面計算 晶體管的損耗： 晶體管 1VT 的電流波形從 OFF 轉(zhuǎn)移到 ON 時，如 圖 310 所示，就會有放電電流通過緩沖器的電容器。 因圈數(shù)比為： ?? NNN 所以可分別得： 5 5 1221 ??????? ???????????? ???? VVNPI P ? （ A） 34 3111 ?????? VLIT Pon (181。這里采用將一次線圈和線圈交替重疊卷繞法以達到良好的磁性耦合。變壓器的溫度容許度數(shù)取決于磁芯的溫度特性和所用絕緣材料（繞線管和磁帶等）的最高使用溫度。 20% 輸出電壓： DC15V 輸出電壓變化范圍： 177。 圖（ b） 電路是用兩個二極管替代晶體管電路。電路中 4VD 與 2C 是供給控制 2VT 基極電流的光電耦合器的電源。 D較大時， cI 較小，但 ceV 較高，因此，務必選用高 耐壓晶體管。 圖 21 RCC 基本電路 oft 結(jié)束時 ,變壓器電壓 1tV 波形自由振蕩返回到 0 V,見 圖 22（ c） 。負載變化地串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源地瞬態(tài)響應，由反饋放大器地頻率地頻率特性以及輸出電容地容量與特性決定，而對于開關穩(wěn)壓電源，瞬態(tài)響應主要是輸出LC 濾波器特性決定，因此，可以提高開關工作頻率，降低輸出濾波器 LC 乘積地方法來改善其瞬態(tài)響應特性。 3W 或 5W 的小功率開關方式交流適配器，外形小巧扁薄，重量輕，使用時像插頭一樣，面向個人機的 35 ～ 45W 量級的開關方式交流適配器，采 11 用的是諧振換流器電路，也已經(jīng)開始進入市場。在目前的市場上，用戶十分需求可耐 C0105 高溫而壽命長達 7000 ～ 10000 小時的品種和高度較低的品種。 （ 3） 超薄型電源的研制成功 8 最近，通信與便攜式電子設備都要薄型化，其電源當然需要采用薄型變壓器，正在研究采用薄膜技術，但現(xiàn)在已經(jīng)實用化的薄型變壓器是在鐵氧體磁芯 上繞制銅片式狀繞組的變壓器。然而，開關頻率提高時，不但有 磁損耗，而且電路的損耗也會增大。然而，把功率開關與控制電路包括反饋電路都集成于同一芯片上，必須 解決電氣隔離與熱絕緣的問題，這是今后一大課題。 另一方面，開關電源中必須采用變壓器、電抗器等 磁性元件以及平滑濾波用地電容元件，開關頻率高，可使這些元件小型化，然而，開關頻率提高 5 時，這些元件地損耗也隨之增加。主電路包括輸入、輸出和反饋控制部分。此外，開關頻率工作在幾十 KHZ，濾波電感、電容可用較小數(shù)值的元件，允許的環(huán)境溫度也可以大大提高。作為高可靠性控制元件是采用磁放大器，而非晶磁芯在次起著關鍵作用。因此，開關穩(wěn)壓電源的應用受到一定的限制。在美國， 300KHZ 到幾 MHZ 頻率范圍的開關電源已普遍達到2W/cc，在日本， 特別是低噪聲、高效率的電視機電源已批量生產(chǎn)。采用兩個變換器分別用于穩(wěn)定直流輸出電壓和改善功率因數(shù)，其變換器的設計自由度大，從減少諧波電流和改善功率因數(shù)的角度來說，是 一種較理想的電路方式，而且這種電路技術已經(jīng)成熟。電交流電壓）、進行系統(tǒng)對應控制等。輸出阻抗雖因整流器中二極管的額定電流不同而異，但二極管等效串聯(lián)電阻 Dr 為幾十 ?m ，電抗器 L 的串聯(lián)電阻 Lr 也可能與此相等，若 ?? mrD 20 ， ?? mrL 30 ，A=1000,輸出阻抗 0R 為 ??50 ，在相同反饋放大器增益時，輸出阻抗也比串聯(lián)穩(wěn)壓電源低。 5． 按過流保護方式分有輸出電流檢測方式與開關電流檢測方式。 圖 24 示出次級側(cè)電壓與電流之間關系。 1VT 的 集電極電流 cI 增加到基極電流 Bi 的 FEh 倍 ? ?FEB hi ? 之后，在 1VT 蓄積電荷 tsg 期間， cI 還繼續(xù)增加，若增加接近峰值 cpi 時， 1VT 的基極有反偏置電流，因此 ， 1VT 截止。當輸入電壓較高時，基極電流與輸入電壓成比例增大，晶體管集電極電流峰值也成比例增大。 電壓檢測電路是 LED 光量隨輸出電壓的微小變化，從而控制輸出電壓，使其穩(wěn)定的電路。因此要先計算出通過線圈的電流。 2．一、二次線圈使用 1 根要加粗，故分別用 2 根、三根并聯(lián)。此時如果跟磁芯不符，就要把磁芯改大再計算。晶體管的兩端 36 裝有 C、 R，以控制峰值。 11. 復位電路和吸收電路參數(shù)確定 圖 312中電路是通過 3R 把磁能作為熱能進行消耗的電路， ON 時，儲存在 1T 里的磁通 1E 為： 12211 2 LTVE on??? 圖 312 復位電路 設 3R 的電壓為 3V ，則 3R 消耗熱能 2E 為： 3232 R TVE ??