1、第第10章章 直流電源直流電源 2010.0210.4 開關穩壓電源開關穩壓電源* * 10.4.1 開關穩壓電源的工作原理開關穩壓電源的工作原理10.4.2 驅動電路的工作原理驅動電路的工作原理 第第10章章 直流電源直流電源 2010.02 以上介紹的穩壓二極管穩壓電路和串聯式穩壓電源是以上介紹的穩壓二極管穩壓電路和串聯式穩壓電源是模擬穩壓電源。就串聯式穩壓電源而言，調整管是串聯于模擬穩壓電源。就串聯式穩壓電源而言，調整管是串聯于輸入和負載之間，輸出電壓的穩定是依靠調節調整管的管輸入和負載之間，輸出電壓的穩定是依靠調節調整管的管壓降壓降UCE來實現的，調整管工作于線性放大區，一般來實現的，

2、調整管工作于線性放大區，一般UCE有有510V的電壓降，調整管的功耗大，穩壓電源的效率低。的電壓降，調整管的功耗大，穩壓電源的效率低。 為克服模擬穩壓電源功耗大的缺點，可采用開關型穩為克服模擬穩壓電源功耗大的缺點，可采用開關型穩壓電源。開關穩壓電源中的調整管工作在開關狀態，在調壓電源。開關穩壓電源中的調整管工作在開關狀態，在調整管截止時，穿透電流很小，消耗功率也很小，而管子飽整管截止時，穿透電流很小，消耗功率也很小，而管子飽和導通時，功耗為飽和壓降和導通時，功耗為飽和壓降UCES與集電極電流與集電極電流IC的乘積，的乘積，管耗也較小。管耗也較小。 第第10章章 直流電源直流電源 2010.02

3、10.4.1 開關穩壓電源的工作原理開關穩壓電源的工作原理 以串聯開關型穩壓電源為例，介紹開關穩壓電源的工作以串聯開關型穩壓電源為例，介紹開關穩壓電源的工作原理，原理圖如圖原理，原理圖如圖10.4.1所示。圖中是未經穩壓的的直流輸入所示。圖中是未經穩壓的的直流輸入電壓，晶體管為開關管，電壓，晶體管為開關管，uB為矩形波，控制開關管的工作狀為矩形波，控制開關管的工作狀態，電感態，電感L和電容和電容C組成濾波電路，組成濾波電路，VD為續流二極管。開關穩為續流二極管。開關穩壓電路主要由開關管、開關驅動電路和濾波電路組成。壓電路主要由開關管、開關驅動電路和濾波電路組成。圖圖10.4.1 串聯式開關型穩

4、壓電源原理圖串聯式開關型穩壓電源原理圖 第第10章章 直流電源直流電源 2010.02 當當uB為高電平時，為高電平時，VT飽和導通，電流經調整管向電感飽和導通，電流經調整管向電感L充充電，電， L開始存儲能量，電容開始存儲能量，電容C開始充電。此時二極管截止，有開始充電。此時二極管截止，有ICESIEUUUU 當當uB為低電平時，為低電平時，VT截止，此時截止，此時VT管的射極電流為零，管的射極電流為零，但是電感但是電感 L 以電流的形式放電，其感應電勢令以電流的形式放電，其感應電勢令VD導通，給放導通，給放電電流提供通路，所以電電流提供通路，所以VD稱為稱為續流二極管續流二極管。同時。同時

5、C開始放電，開始放電，維持負載上的電流基本不變。維持負載上的電流基本不變。第第10章章 直流電源直流電源 2010.02 當電路中當電路中L和和C的取值的取值足足 夠大時，可以保證在開關管夠大時，可以保證在開關管 VT截止期間，電感的能量截止期間，電感的能量 不會放盡，此時電路的輸出不會放盡，此時電路的輸出電壓和負載電流均為連續的，圖電壓和負載電流均為連續的，圖10.4.2顯示了電路中各點的波顯示了電路中各點的波形，其中形，其中 ton 是調整管導通時間，是調整管導通時間，toff是截止時間，是截止時間，T是開關的是開關的動作周期。動作周期。圖圖10.4.2 開關型穩壓電源的波形圖開關型穩壓電

6、源的波形圖第第10章章 直流電源直流電源 2010.02若忽略若忽略L上的壓降，且電流連續時，輸出電壓平均值等于上的壓降，且電流連續時，輸出電壓平均值等于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 直流電源直流電源 2010.0210.4.2 驅動電路的工作原理驅動電路的工作原理 由由UO表達式可知表達式可知當輸入當輸入UI波動或者電路的負載電流發生變化而引起輸出電壓波動或者電路的負載電流發生變化而引起輸出電壓變化時，如果能在變化時，如果能在UO增大時，減小控制電壓的占空比增大時，減小控制電壓的占空比D或在或在UO減小時，增

7、大占空比減小時，增大占空比D ，那么輸出電壓就可以獲得穩定。，那么輸出電壓就可以獲得穩定。IIonDoffCESIonODUUTtUTtUUTtU 驅動電路主要由取樣電阻驅動電路主要由取樣電阻R1、R2、基準源、誤差放大器、基準源、誤差放大器A1、三角波發生器和電壓比較器、三角波發生器和電壓比較器A2組成。取樣的反饋電壓組成。取樣的反饋電壓UF由由R1、R2對對UO分壓得到，基準電壓與反饋電壓之差分壓得到，基準電壓與反饋電壓之差(VREF-UF)經經A1放大后，作為電壓比較器放大后，作為電壓比較器A2的閾值電壓的閾值電壓Up，將三角波發，將三角波發生器的輸出與生器的輸出與Up比較，得到開關管的控制信號。比較，得到開關管的控制信號。脈寬調制型脈寬調制型（PWM）開）開關電源關電源 第第10章章 直流電源直流電源 2010.02 通過調節控制信號的占空比來改變開關管的導通時間通過調節控制信號的占空比來改變開關管的導通時間ton，從而實現穩壓的目的，但是開關管的開關周期從而實現穩壓的目的，但是開關管的開關周期T保持不變，所以保持不變，所以根據以上模式工作的穩壓電路被稱為脈寬調制型（根據以上模式工作的穩壓電路被