開關穩壓電源的設計原理分析

  在之前我們介紹了很多直流穩壓電源的設計，不過我們之前介紹的電路，包括分立元件組成的串聯型直流穩壓電路及集成穩壓器均屬于線性穩壓電路，這是由于其中的調整管總是工作在線性放大區。

  線性穩壓電路的優點是結構簡單，調整方便，輸出電壓脈動較小。但是這種穩壓電路的主要缺點是效率低，一般只有20％—40％。由于調整管消耗的功率較大，有時需要在調整管上安裝散熱器，致使電源的體積和重量增大，比較笨重。

直流穩壓電源電路圖

 

  在一開始我們就提到直流穩壓電源的很多缺點，像效率很低，體積大，不易于攜帶，因此我們有必要去設計一種工作效率高，并且效率也很高，那就是我們的開關電源的設計。

  先來介紹一下開關電源，開關電源的分類還有很多種,如果按開關管與負載的連接方式分：串聯型和并聯型；按開關器件的激勵方式分：自激式和他激式；按穩壓的控制方式分：脈沖寬度調制型(PWM)、脈沖頻率調制型(PFM)和混合調制(即脈寬－頻率調制)型。按開關管的連接和工作方式分：單端式、推挽式、半橋式和全橋式；按開關管的類型分：晶體管、VMOS管和晶閘管。說了這么多了，我們先來看下開關電源的原理圖設計。
 

 

  這個工作原理我們可以先分析一下如果當 ut < uA 時，uB = + UOPP，調整管VT飽和導通，L存儲能量，C充電；uE =UI -UCES，VD截止。當 ut > uA 時，uB = -UOPP，調整管VT截止， L釋放能量，其感應電動勢使D導通，uE =-UD，VD導通。

 

  從這個工作圖中我們也可以看出調整管處于開關狀態，發射極電位是高低交替的脈沖波形，經 LC 濾波電路后，負載上得到較平滑的輸出電壓，這里我們最關心的輸出電壓，對于一定的UI值，通過調節占空比即可調節輸出電壓UO。D越大，輸出電壓UO越大，故稱脈寬調制(PWM)型開關穩壓電源。

  其實開關電源自己本身是具有穩壓能力的，因為當輸出電壓升高時經電壓比較器使uB的波形中高電平的時間減小，低電平的時間增加，調整管VT的導通時間ton變小，所以占空比變小D，又造成輸出電壓的降低。

  不知道大家看懂了沒有開關電源相比線性電源設計還是挺難的，但是我們只要了解下其工作原理，知道怎么回事，不至于成為一個電子盲就行。

[上一篇：低壓差線性穩壓器的4種應用類型] [下一篇：線性穩壓電源工作原理詳解]