【導讀】功能上，不斷地增加；在使用上，自動化程度要越來越高；在體積上，要日趨小型化。關穩(wěn)壓電源就顯得更加重要了。其在計算機、通信、航天等方面都得到了越來越廣泛的應用，這大大促進了其發(fā)展，從事這方面研究的人也不斷增加，其種類也越來越多。構(gòu)等各不相同，但是它們最后總可以歸結(jié)為串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源和并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源。些地方的改變，能夠發(fā)明出相對應所需要的開關穩(wěn)壓電源。

　　

【正文】 和二極管 VD 的正向?qū)▔航颠@里都被忽略掉了。）而并聯(lián)開關電源的特性是輸入電壓 Ui比輸出電壓 Uo 小，這里就取輸出 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 28 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 電壓 Uo。在確定電容耐壓的標稱值時應留有 50%的裕量，所以，濾波電容 C 的耐壓值應由下式來決定 Uc=2Uo (417) 儲能電感 L的選擇 在分析并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源的工作原理時已經(jīng)講過，在開關管 V導通的 ton 期間，儲能電感 L 上的電流的增加量應與在開關管 V截止的 toff 期間儲能電感 L上電流的減少量相等，所以有 △ I（ +） =△ IL（ ） (418) 式中，（ +）表示增加量，（ ）表示減小量。即兩種變化的數(shù)值相等，極性（方向）相反。式 （ 41）給出了儲能電感 L 上電流的增量，式（ 42）又給出了儲能電感 L 上電流的減少量，現(xiàn) 在就可以計算出儲能電感 L 上電流在一個轉(zhuǎn)換周期內(nèi)變化的峰值為： △ I=△ IL（ +） △ IL（ ） =△ IL1△ IL2 =onooni tLUtLU ? = L tUtU offooni ? (419) 在實際設計和應用中，儲能電感 L 上的峰值電流 （ Ii+△ I/2） 不應大于最大平均電流的 20%，這樣就可以避免儲能電感 L 的磁飽和，也減小了開關管 V 的峰值電流、電壓和功耗。這里我們選 △ I=（ 419），由此就可以計算出儲能電感 L 的值為 iof fooni I tUtUL ?? （ 420） 為了求的與電源效率 ? 、輸出電流 Io、占空比 ? 和工作頻率 f 相關的計算 L 的實際公式怍如下推導。已知 ? 與輸入功率 UiIi與輸出功率 UoIo 的關系為 ooii UIUI ?? iooi UUII ?? (421) 將式 （ 421） 代入式 （ 420） ，并將 ton=T? 、 toff=T(1? )代入后，經(jīng)過化簡就會得到儲能電感 L 的實際計算公式為 )(7 10 oio i UUfI UL ?? ? (422) 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 28 頁 第 22 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ fIL o? ?7 )1(10 ?? (423) 這里雖然已經(jīng)推出了儲能電感 L 實際應用計算公式，但是，和串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源一樣，在實際的應用和調(diào)試中，也存在著 L 應大于臨界電 感量 L0 的問題。解決這個實際問題的方法，可以參閱下串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源的設計。 5 開關穩(wěn)壓電源中的控制、驅(qū)動和保護電路 控制電路 不論是串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源還是并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源，要能夠保證其正常工作，都需要有相應的、要求嚴格的控制信號來和調(diào)節(jié)驅(qū)動器所產(chǎn)生的，從而使開關晶體管 V能夠安全、可靠地按照我們對輸出電壓的要求導通與截止。產(chǎn)生這種控制信號的電路即為控制電路?？刂齐娐钒ㄈ?、比較、基準電壓、脈沖振蕩、脈寬調(diào)制器（或頻率調(diào)制器）等電路。目前， 新型的和較為先進的開關穩(wěn)壓電源電路還包括有誤差檢測和誤差放大部分，它們把輸出端的不穩(wěn)定因素檢測出來并放大后送到調(diào)制電路中，最后使調(diào)制電路通過調(diào)節(jié)脈沖寬度或頻率來消除這些不穩(wěn)定因素，整個電路形成一個自動控制的反饋閉環(huán)回路。其原理框圖如圖 51 所 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 28 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 示。 圖 51 控制電路的原理框圖 驅(qū)動電路 前已指出，開關穩(wěn)壓電源中的開關管 V要求在關斷時就能迅速關斷，并能維持關斷期間的漏電流近似等于零；在導通時要能迅速導通，并能維持導通期間的管壓降也近似等于零。開關管 V 趨于關斷時的下降時間和趨于導通時的上升時間的快 慢是降低開關晶體管 V 損耗功率，提高開關穩(wěn)壓電源效率的主要因素。要縮短這兩個時間，除選擇高反壓、高速度、大功率開關管以外，主要還取決于加在開關管基極的驅(qū)動信號。 驅(qū)動波形的要求 驅(qū)動信號波形的正向邊緣一定要陡，幅度要大，以便減小開關管趨于導通時的上升時間。 在維持導通期間內(nèi)，要能保證開關管處在飽和導通狀態(tài)，以減小開關管的正向?qū)ü軌航担瑥亩档蛯ㄆ陂g開關管的集電極功率損耗。 正向驅(qū)動結(jié)束時，驅(qū)動幅度要減小，以便使開關管能很快地脫離飽和區(qū)，以減小關閉儲存時間。 驅(qū)動信號波形的下降邊緣也一定要陡，幅度 要大，以便減小開關管趨于截止時的下降時間。 最為理想的驅(qū)動信號波形如圖 52（ a） 和 (b)所示。 （ a） (b) 圖 52 理想的基極驅(qū)動信號波形圖 （ a） 集電極電壓和電流波形圖 (b)基極驅(qū)動信號波形圖 驅(qū)動電路的種類 單極性脈沖變壓器驅(qū)動電路 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 28 頁 第 24 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 單極性脈沖變壓器驅(qū)動電路實際上是一個單端正激式逆變器電路，其原理圖如圖 43所示。這種電路的特點是電路結(jié)構(gòu)簡單，所用元器件少，電路中脈沖變壓器可以與開關變壓器組合在一 起；缺點是它提供的反偏壓幅值和持續(xù)時間的長短與正向驅(qū)動電流大小有關，僅依靠反向激勵能量有時不易得到滿意的效果。所以，這種電路僅適宜在小功率條件下使用。 圖 53 單極性脈沖變壓器驅(qū)動電路原理圖 抗飽和驅(qū)動器 抗飽和的目的是防止開關管在導通期間進入飽和區(qū)太深，以致造成當開關管退出導通狀態(tài)而進入截止狀態(tài)時的下降時間太長，從而造成開關管的攻耗增大。為了實現(xiàn)這個目圖54 的原理電路可以看到，基極始終比集電極多一個二極管的正向壓降 （選硅管），所以就可以防止開關管 V進入深飽和區(qū)狀態(tài)。這 種電路的特點是減小了關斷儲存時間及關斷功耗，提高了開關管 V的工作頻率；缺點是略微增加了開關管 V的導通功耗。 圖 54 抗飽和驅(qū)動電路原理圖 固定反偏壓驅(qū)動電路 圖 55 給出了固定反偏壓驅(qū)動電路的原理圖。從圖中可以看到，基極驅(qū)動電路中加了一個固定反偏壓 Eb，這就要求正向驅(qū)動脈沖信號的幅度和能量足夠大，開關管 V正向?qū)〞r，除了要有一部分電壓和能量抵消掉反偏 Eb 以外，還要能夠維持開關管 V處于飽和導通狀態(tài)。當 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 28 頁 第 25 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 正向驅(qū)動脈沖信號結(jié)束后，反偏 Eb 通過電阻較小的 R 立即加到開關管 V的基極，使開關管 V能夠以很快的速度 ，在很短的時間內(nèi)迅速地退出導通狀態(tài)，進入截止狀態(tài)，最后實現(xiàn)了縮短狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的上升時間和下降時間，達到了降低開關管 V 集電極功耗的目的。這種電路的優(yōu)點是提高了電路的抗干撈能力，避免了管子的誤導通現(xiàn)象。缺點是增加了一組負電源，使電路結(jié)構(gòu)較為復雜。 圖 55 固定反偏壓驅(qū)動電路原理圖 比例驅(qū)動電路 這種驅(qū)動電路一般都使用于要求電源輸出功率較大的場合 .它的電源理圖如圖 56所示 .這種電路的優(yōu)點是 ,它所提供的驅(qū)動信號可以隨開關管基極所要求的驅(qū)動頻率和驅(qū)動電流而變 ,使用較為靈活 。缺點是電路結(jié)構(gòu)較為復雜 ,若不采用 光電偶合器就得采用變壓器進行互感耦合。 圖 56 比例驅(qū)動器電路原理圖 互補驅(qū)動電路 互補驅(qū)動電路實際上是有一個互補推挽式射極跟隨器。其基本電路如圖 57 所示。它是由兩個極性相反的管子 V V2 構(gòu)成推挽式射極跟隨器。這種電路特別適應于容性負載的場合，能使電源中的開關管的上升邊和下降邊的特性變好，能降低開關管的功耗。 畢業(yè)設計（論文）報告紙 共 28 頁 第 26 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 57 互補驅(qū)動器電路原理圖 驅(qū)動電路的設計 （ 1）所設計驅(qū)動電路的輸出驅(qū)動信號必須滿足對驅(qū)動波形的要求； （ 2）根據(jù)所設計的開關穩(wěn)壓電源輸出功率的大小，在以上所介紹 的各種驅(qū)動電路中選擇最合適的驅(qū)動電路。對輸出功率要求較大的開關穩(wěn)壓電源來說，則要選擇輸出的驅(qū)動信號具有一定推動能力的驅(qū)動電路； （ 3）固定反偏壓驅(qū)動電路雖然能提高開關管的關閉速度，但卻存在著反偏二次穿的潛在危險，尤其是集電極負載呈感性的情況下更容易發(fā)生以上情況。所以，目前人們都不采用這種基極固定反偏壓驅(qū)動電路，而都采用發(fā)射極開路法驅(qū)動電路。這種方法能大大提高功率開關管的關閉速度，并消除了反偏二次擊穿的潛在危險。 保護電路 過流保護 當開關電源輸出電流超過額定值或負載出現(xiàn)短路時，能保護電源本身不受 破壞的一種電路稱為過流保護電路。這種保護電路的特點是只能保護電源的自身或自身的一部分；缺點是不能保護供電系統(tǒng)。它又可以分為限流式保護和截止式保護兩種形式。限流式保護電路在過流現(xiàn)象消除后，可自動地讓電源恢復工作，截止式則不能，必須等過流現(xiàn)象消除后再重新啟動。實現(xiàn)過流保護的方法有許多種，電路也靈活多樣。這一點將在保護電路的實際應用舉例中講述。 過壓保護電路 過壓保護電路是一種當電源的輸出電壓超過所要求的額定電壓值時，就能輸出一個控制信號使用電源中的開關管立即停止工作的電路。實現(xiàn)過壓保護的電路多種多樣，可以選擇 設計。最常用的一種電