【正文】 實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)的電路多種多樣，可以選擇 設(shè)計(jì)。這一點(diǎn)將在保護(hù)電路的實(shí)際應(yīng)用舉例中講述。限流式保護(hù)電路在過(guò)流現(xiàn)象消除后，可自動(dòng)地讓電源恢復(fù)工作，截止式則不能，必須等過(guò)流現(xiàn)象消除后再重新啟動(dòng)。這種保護(hù)電路的特點(diǎn)是只能保護(hù)電源的自身或自身的一部分；缺點(diǎn)是不能保護(hù)供電系統(tǒng)。這種方法能大大提高功率開關(guān)管的關(guān)閉速度，并消除了反偏二次擊穿的潛在危險(xiǎn)。對(duì)輸出功率要求較大的開關(guān)穩(wěn)壓電源來(lái)說(shuō)，則要選擇輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有一定推動(dòng)能力的驅(qū)動(dòng)電路； （ 3）固定反偏壓驅(qū)動(dòng)電路雖然能提高開關(guān)管的關(guān)閉速度，但卻存在著反偏二次穿的潛在危險(xiǎn)，尤其是集電極負(fù)載呈感性的情況下更容易發(fā)生以上情況。這種電路特別適應(yīng)于容性負(fù)載的場(chǎng)合，能使電源中的開關(guān)管的上升邊和下降邊的特性變好，能降低開關(guān)管的功耗。其基本電路如圖 57 所示。缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜 ,若不采用 光電偶合器就得采用變壓器進(jìn)行互感耦合。缺點(diǎn)是增加了一組負(fù)電源，使電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。當(dāng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 28 頁(yè) 第 25 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 正向驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)結(jié)束后，反偏 Eb 通過(guò)電阻較小的 R 立即加到開關(guān)管 V的基極，使開關(guān)管 V能夠以很快的速度 ，在很短的時(shí)間內(nèi)迅速地退出導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，最后實(shí)現(xiàn)了縮短狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的上升時(shí)間和下降時(shí)間，達(dá)到了降低開關(guān)管 V 集電極功耗的目的。 圖 54 抗飽和驅(qū)動(dòng)電路原理圖 固定反偏壓驅(qū)動(dòng)電路 圖 55 給出了固定反偏壓驅(qū)動(dòng)電路的原理圖。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目圖54 的原理電路可以看到，基極始終比集電極多一個(gè)二極管的正向壓降 （選硅管），所以就可以防止開關(guān)管 V進(jìn)入深飽和區(qū)狀態(tài)。所以，這種電路僅適宜在小功率條件下使用。 （ a） (b) 圖 52 理想的基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖 （ a） 集電極電壓和電流波形圖 (b)基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖 驅(qū)動(dòng)電路的種類 單極性脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)電路 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 28 頁(yè) 第 24 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 單極性脈沖變壓器驅(qū)動(dòng)電路實(shí)際上是一個(gè)單端正激式逆變器電路，其原理圖如圖 43所示。 驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形的下降邊緣也一定要陡，幅度 要大，以便減小開關(guān)管趨于截止時(shí)的下降時(shí)間。 在維持導(dǎo)通期間內(nèi)，要能保證開關(guān)管處在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，以減小開關(guān)管的正向?qū)ü軌航?，從而降低?dǎo)通期間開關(guān)管的集電極功率損耗。要縮短這兩個(gè)時(shí)間，除選擇高反壓、高速度、大功率開關(guān)管以外，主要還取決于加在開關(guān)管基極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 圖 51 控制電路的原理框圖 驅(qū)動(dòng)電路 前已指出，開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開關(guān)管 V要求在關(guān)斷時(shí)就能迅速關(guān)斷，并能維持關(guān)斷期間的漏電流近似等于零；在導(dǎo)通時(shí)要能迅速導(dǎo)通，并能維持導(dǎo)通期間的管壓降也近似等于零。目前， 新型的和較為先進(jìn)的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路還包括有誤差檢測(cè)和誤差放大部分，它們把輸出端的不穩(wěn)定因素檢測(cè)出來(lái)并放大后送到調(diào)制電路中，最后使調(diào)制電路通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度或頻率來(lái)消除這些不穩(wěn)定因素，整個(gè)電路形成一個(gè)自動(dòng)控制的反饋閉環(huán)回路。產(chǎn)生這種控制信號(hào)的電路即為控制電路。解決這個(gè)實(shí)際問(wèn)題的方法，可以參閱下串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。這里我們選 △ I=（ 419），由此就可以計(jì)算出儲(chǔ)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(guān)的計(jì)算 L 的實(shí)際公式怍如下推導(dǎo)。即兩種變化的數(shù)值相等，極性（方向）相反。）而并聯(lián)開關(guān)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(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 28 頁(yè) 第 21 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 電壓 Uo。此外，在選擇二極管時(shí)，都應(yīng)留有一定的裕量，一般留20%的裕量，所以二極管 VD的反向耐壓應(yīng)為 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 28 頁(yè) 第 20 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ UD=ooo UUU ?? (410) 正向?qū)娏?ID的計(jì)算 在開關(guān)晶體管 V截止期間，二極管 VD導(dǎo)通，流過(guò)二極管 VD的電流 ID正好就是輸入電流 Ii，也就是在這期間流過(guò)儲(chǔ)能電感 L的電流 IL，因而 iooi UUII ? (411) 考慮到二極管 VD 為發(fā)熱器件，同時(shí)二極管的發(fā)熱溫度與流過(guò)電流的大小關(guān)系很大，所以，在選擇二極管的工作電流時(shí)應(yīng)留有較大的裕量，通常選裕量為 50%，因而有 ?????? oiooiD IUUIII (412) 解式 （ 412） 可得出二極管 VD的正向?qū)娏?ID為 )1(22 ????? oiooD IUUII (413) 濾波電容 C的選擇 電容量的計(jì)算 并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，輸出電壓穩(wěn)定在所設(shè)計(jì)的恒定電壓值 Uo 上，輸出直流電流為 Io 由于在開關(guān)管 V導(dǎo)通期間全部負(fù)載電阻 RL 上的電流 Io 都是由電容 C 供給的，所以這時(shí)電容 C 上的電流就等于電源的輸出電 流 Io，并且在這期間電 容 C 上的電壓變化量為輸出電壓的波紋電壓值△ Uo，此時(shí)我們就有如下的關(guān)系式 CTICtIU oonoo ???? (414) 從式 (414)我們就能計(jì)算出所選擇的濾波電容的電容量 C oooono UTIUtIC ???? ? (415) 把 )/( ioo UUU ??? 代入式 (415)得 )( ioo oo UUUf UIC ??? (416) 耐壓值 Uc的計(jì)算 當(dāng)開關(guān)管 V截止期間，加在濾波電容 C 兩端的電壓為輸入電壓 Ui；當(dāng)開關(guān)管 V導(dǎo)通期間，加在電容 C兩端的電壓為輸出電壓 Uo。開關(guān)晶體管 V 在導(dǎo)通期間的直流平均損耗功率 Pon為 TU tUUIP i oncesooon ? (48) 在截止期間，由于集電極電流很小，可以認(rèn)為這個(gè)時(shí)期的集電極損耗功率是零。 集電極電流的計(jì)算 從并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理可見(jiàn)：在晶體管導(dǎo)通期間，流過(guò)開關(guān)晶體管 V的電流也就是在該期間內(nèi)流過(guò)儲(chǔ)能電感 L 中的電流，也就是輸入電流 Ii。開關(guān)晶體管 V 上所承受的電壓實(shí)際為 =。 開關(guān)晶體管 V的選擇 集電極電壓的選擇 從圖 41 所示的并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理框圖中可見(jiàn)，開關(guān)晶體管 V上所承受的最大電 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 28 頁(yè) 第 19 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 壓為 Ui。這樣既保護(hù)了開關(guān)穩(wěn)壓電源本身免遭損壞，又保護(hù)了供電負(fù)載系統(tǒng)免受損壞。這樣，我們就可以在其輸出端加一取樣電路，將輸出的電流 Io和電壓 Uo的變化量取出，再進(jìn) 行放大、比較后，形成一個(gè)與輸出電流和電壓有關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制和驅(qū)動(dòng)開關(guān)晶體管 V的工作。所以，并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源同樣也有調(diào)寬型、調(diào)頻型和混合型三種形式。這樣就形成了升壓式開關(guān)穩(wěn)壓電源。由此可得到如下的結(jié)論： 控制開關(guān)晶體管 V基極激勵(lì)脈沖的占空比 ? ，就可以克服由于電網(wǎng)電壓或輸入電壓的變化或其它參數(shù)的變化而對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出電壓的影響，能夠起到降低輸出電壓波紋，穩(wěn)定輸出電壓的作用。只有這樣才能達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 ，才能給負(fù)載電阻 RL 提供一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。儲(chǔ)存在 L 中的能量通過(guò)二極管 VD輸送給負(fù)載電阻 RL和濾波電容 C。在此期間流過(guò) L的電流 iL 為近似線性地增加的鋸齒波電流（見(jiàn)圖 41（ c） ），并以磁能的形式儲(chǔ)存在 L 中。 并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理 設(shè)開關(guān)晶體管 V的開關(guān)轉(zhuǎn)換周期 T，導(dǎo)通期的時(shí)間為 ton，截止期的時(shí)間為 toff，占空比為 ?（ ? =ton/T）。從輸出特性上看，它們的輸出電壓的極性剛好相反。 圖 41(b)是發(fā)射極輸出式并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理框圖。 (a) (b) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 28 頁(yè) 第 17 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (c) 圖 41 并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源原理圖及波形圖 (a)集電極輸出型 (b)發(fā)射極輸出型 (c)發(fā)射極輸出型電路的電流、電壓波型 用來(lái)對(duì)輸出電壓的大小以及特性進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。它是由開關(guān)晶體管 V 和二極管 VD及儲(chǔ)能電感 L、濾波電容 C 組成的。由此可知，電感 L 除了起儲(chǔ)能和濾波作用以外，還有限制開關(guān)管最大電流的作用。如果儲(chǔ)能電感 L 小于臨界電感值 L0， L 內(nèi)的電流波動(dòng)為 △ ILmax=ILmaxILmin 將會(huì)急劇增大（因?yàn)檫@時(shí) ILmin≤ 0）。若給定了輸出電壓的波紋電壓分量 △ Uo 和其它的數(shù)據(jù)條件，就可以由 (319)計(jì)算出濾波電容 C 的值： C= )1(8 2 iooo UUULfU ?? (320) 此外，在實(shí)際應(yīng)用中，為了消除輸出電壓中的開關(guān)轉(zhuǎn)換波紋分量，除了給電源的輸出端并接一個(gè)符合式（ 320）計(jì)算出來(lái)的濾波電容 C 以外，在這個(gè)電容的兩端再并接一個(gè)容量范圍在～ 的小電容，用以濾除頻率較高的開關(guān)轉(zhuǎn)換波紋電壓分量。那么就有： △ Uo=△ Uo1+△ Uo2 = ]84[1]483[1 22 LtULtUcL ttUL ttUc of foo