作者：张伯虎 主编
出版社：化学工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
开关电源设计与维修从入门到精通试读：
前言
随着科学技术的迅猛发展和人民生活水平的提高,各种各样的电器产品也在不断更新。电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。电子设备电气故障的检修,基本上都是先从电源入手,在确定其电源正常后,再进行其他部位的检修,且电源故障占电子设备电气故障的大多数。 为了普及开关电源科学知识,帮助广大维修人员及电子爱好者尽快理解掌握开关电源设计维修技能,特编写了本书。
本书在介绍开关电源基本工作原理与特性的基础上,以实际设计的电源模块为例,详细介绍开关电源设计要求、各流程以及具体控制电路的设计思路,帮助读者了解电子设备中开关电源模块的工作原理与设计制作细节及工作过程;同时,结合作者多年的现场维修经验,详细说明了多种分立元件开关电源的维修方法, 多种集成电路自激开关电源的维修方法,多种集成电路他激开关电源的维修方法, 多种DC-DC升压型典型电路分析与检修方法,多种PFC功率因数补偿型开关电源典型电路分析与检修方法。
为便于读者理解学习,在电路原理分析和检修、移植法理解、PCB制作以及电源检修操作等部分章节,配有相应视频演示和讲解,引导读者全面掌握开关电源相关知识与维修技能。读者用手机扫描书中二维码即可观看视频教程,通过视频学习,可掌握各项技能,如同老师亲临现场指导。
由于本书讲解的均为典型电源电路,因此,读者在遇到实际机型(无论是工业、民用、商用)时,不要在书中找机型牌号和型号,只要在书中找到对应的集成电路型号即可对应分析和检修。
在阅读本书时,尽可能先多看几遍视频,这样应能达到事半功倍的效果。如有什么疑问,请发邮件到bh268@163.com或关注下方二维码咨询,会尽快回复。
本书由张伯虎主编,参加本书编写的人员还有赵亮 、曹振华、杨威、孔祥亮、陈强、孔海颖、杨大伟、孔令华、陈铁华、杨广明、杨猛、孟祥杰、冯惠、黄振泳、冯翔、孟凡新、刘亚东、孔凡泽、张振宝、杨泽温、杨冲、孔令斌、孔美乐、杨晓丰、韩春、孙雪柱、韩颖奇、孟祥龙、曹恒昌、张书敏 、汪广正、王占龙、陈雨龙、孔凡桂、张建辉、曹春虎、杨东林。在此成书之际,对本书编写和出版提供帮助的所有人员一并表示衷心感谢!
限于时间仓促,书中不足之处难免,恳请读者批评指正。编 者 视频讲解清单
●1页-开关电源简易理解 ●187页-厚膜集成电路电源原理维修
●1页-认识多种开关电源实际线路板 ●253页-高集成度开关电源原理维修
●5页-线性电源原理与维修 ●265页-典型集成电路开关电源原理
●6页-三端稳压器误差放大器的测量 ●267页-充电器控制电路检修
●14页-开关电源检修注意事项 ●267页-充电器无输出启动电路检修
●15页-典型分立件开关电源无输出检修 ●267页-电动车充电器以TL3842为核心的电路原理
●15页-分立件开关电源输出电压低检修 ●296页-桥式开关电源原理与检修
●15页-开关电源烧保险的故障检修 ●301页-计算机ATX电源保护电路检修
●18页-完整的开关电源电路设计 ●312页-PFC开关电源原理与维修
●21页-开关电源设计-移植法 ●324页-电动车充电器以TL3842为核心的电路原理
●26页-数字万用表测量变压器 ●327页-充电器控制电路检修
●26页-自己制作变压器 ●327页-充电器无输出启动电路检修
●133页-串联开关电源原理 ●359页-计算机ATX电源保护电路检修
●134页-串联开关电源检修 ●359页-桥式开关电源原理与检修
●135页-并联开关电源原理 ●电气图中常用的图形符号和文字符号
●139页-并联开关电源的检修 ●372页-各种电子元器件的检测
●141页-自激振荡分立元件开关电源第一章 开关电源设计与制作基础第一节 认识开关电源一、什么是开关电源
开关电源是相对线性电源说的。它的输入端直接将交流电整流变成直流电,再在高频震荡电路的作用下,用开关管控制电流的通断,形成高频脉冲电流。在电感(高频变压器)的帮助下,输出稳定的低压直流电。由于变压器的磁芯大小与它的工作频率的平方成反比,频率越高铁芯越小,这样就可以大大减小变压器,使电源减轻重量和体积。而且由于它直接控制直流,使这种电源的效率比线性电源高很多。这样就节省了能源,因此它受到人们的青睐。可用图1-1理解开关电源开关接通断开方法。开关电源简易理解可扫上方二维码学习。图1-1 开关电源等效电路
由图可知,当有交流电输入时,开关通断控制电路控制开关接通和断开,交流电可经过开关加入二极管整流电路给电容充电,电容可以看做是储能电容,容量较大。假设高电平时开关接通,开关接通时间越长则电容上的电压也越高,低电平开关断开,而开关断开时间越长,电容两端电压越低,由反馈稳压电路控制开关接通和断开时间即可控制电容上的电压在一个固定值,达到稳压目的。这就是利用开关简单理解开关电源的方法,实际电路中开关为三极管或场效应管之类的电子开关管。二、恒流型开关电源的实物电路板
恒流型开关电源是控制输出电流的,无论外在因素如何变化,其输出电流不变,常用于LED驱动电路及其他需要稳定电流的电气设备中。彩图1-2为一种常用的小功率恒流开关电源板。多种开关电源实际线路板可扫二维码学习。图1-2 常用恒流开关电源板（1 页）三、电源适配器实物电路板
很多电器设备中需要外设电源适配器(外接电源),如笔记本电脑、液晶显示器、扫描仪等电器,通常需要外接电源适配器,常见电源适配器内部电路板如彩图1-3所示。图1-3 常见电源适配器内部电路板（2 页）四、分立元件自激振荡开关稳压电源实物电路板
很多电器中使用分立元件开关电源做稳压电路,如彩色电视机、多种型号充电器等设备,电路实物图如彩图1-4所示。图1-4 分立元件自激振荡开关稳压电源电路板（2 页）五、他激励桥式开关电源实物电路板
他激励桥式开关稳压电源功率大、输出电压稳定、可多极性多路输出、效率高等优点,被广泛应用于各种电器,如计算机电源、电动车充电器、各种工业电器等设备。常见的计算机开关电源如彩图1-5所示。图1-5 他激励桥式开关电源（2 页）六、带有功率因数补偿电路的PFC开关电源实物电路板
为提高线路功率因数,抑制电流波形失真,必须使用PFC措施。PFC分无源和有源两种类型,目前流行的是有源PFC技术。有源PFC电路一般由一片功率控制IC为核心构成,它被置于桥式整流器和一只高压输出电容之间,也称作有源PFC变换器。有源PFC变换器一般使用升压形式,主要是在输出功率一定时,有较小的输出电流,从而可减小输出电容器的容量和体积,同时也可减小升压电感元件的绕组线径。
实际的PFC开关电源可以假设为两个开关电源,其中一个在前面将交流整流滤波后变换为直流高电压(约400~500V)输出,再给后面的普通开关电源供电,电路原理与前面电路基本相同,理解时可参看后面的章节原理。电路板实物如彩图1-6所示。图1-6 带有功率因数补偿电路的PFC 开关电源电路板（2 页）第二节 连续调整型稳压电路构成与工作原理一、连续调整型稳压电路构成
如图1-7所示。图1-7 连续调整型稳压电路构成1.降压电路
我国市电供电为220V,电子产品中需要多种电压(多为直流),可利用变压电路将220V交流市电转换为所需要电压,变压电路主要有升压电路和降压电路两类。
(1)变压器变压电路 常用的降压元件是变压器,将220V变压为低压时称为降压变压器,广泛应用于各种电子线路中,将220V变压为高压时,称为升压变压器,无论是降压变压器还是升压变压器,均是利用磁感应原理完成升降压的,详见变压器相关介绍。
(2)阻容降压电路 在一些小功率电路中,常用阻容降压电路(电阻与电容并联)。适当选择元件参数,可以得到所需要的电压,其原理是用RC电路限流降压的,R不允许开路,因电阻限制电流,只适用于小功率电路。2.整流电路
电子电路应用的多为直流电源,整流电路就是将交流电变成直流电的电路。
(1)半波整流电路 半波整流电路如图1-8所示,由变压器T、二极管VD、滤波电容C、电阻RL构成。图1-8 半波整流电路
变压器T的作用是将市电进行转换,得到用电器所需电压。若市电电源电压与用电器的要求相符,就可以省掉变压器,既降低成本又简化了电路。
工作过程:当变压器次级电压U为正半周时,A为正,VD导通,负载2RL有电流通过,当变压器次级电压U为负半周时,A为负,D截止,RL中就2没有电流通过,则负载中只有正半周时才有电流。这个电流的方向不变,但大小仍随交流电压波形变化,叫做脉动电流。
(2)全波整流电路 全波整流电路有“半桥式整流电路”和“全桥式整流电路”两种。
① 半桥式整流电路。图1-9是半桥式整流电路,电路变压器次级线圈两组匝数相等。在交流电正半周时,A点的电位高于 B,而B点的电位又高于C,则二极管VD1反偏截止,而VD2导通,电流由B点出发,自下而上地通过负载RL,再经VD2,由C点流回次级线圈。在交流电负半周时,C点的电位高于B,而B点的电位又高于A,故二极管VD1导通,而VD2截止。电流仍由B点的自下而上地通过RL, 但经过VD1回到次级的另一组线圈。这个电路中,交流电的正、负半周,都有电流自下而上地通过,则叫做全波整流电路。此种电路的优点是市电利用率高,缺点是变压器利用率低。图1-9 半桥式整流电路
② 全桥式整流电路。如图1-10所示在交流电正半周时,A点的电位高于B点,则二极管VD1、VD3导通,而二极管VD2、VD4截止,电流由A点经VD1,自上而下地流过负载RL,再通过VD2回到变压器次级;在交流电负半周时,B点的电位高于A,二极管VD2、VD4导通,而VD1、VD3截止,那么电流由B点经VD2,仍然由上而下地流过负载RL,再经VD4到A。可见,桥式整流电路中,无论交流电的正、负半周,都有单方向的直流电流输出,而且输出的直流电压也比半波整流电路高。图1-10 全桥式整流电路
全波整流电路在交流电的正、负半周都有直流输出,整流效率比半波整流提高一倍,输出电压的波动更小。3.滤波电路
整流电路虽然可将交流电变为直流电,但是这种直流电有着很大的脉动成分,不能满足电子电路的需要。因此,在整流电路后面必须再加上滤波电路,减小脉动电压的脉动成分,提高平滑程度。
(1)无源滤波 常用的无源滤波主要有电容滤波、电感滤波及LC组合滤波电路,下面主要介绍LC组合电路。
LC滤波电路的基本形式如图1-11所示。它在电容滤波的基础上,加上了电感线圈L或电阻R,以进一步加强滤波作用。因这个电路的样子很像希腊字母“Л”,则称为“π型滤波器”。图1-11 LC滤波电路的基本形式
电路中电感的作用可以这样解释:当电感中通过变化的电流时,电感两端便产生反电动势 来阻碍电流的变化。当流过电感的电流增大时,反电动势会阻碍电流的增大,并且将一部分电能转变为磁能存储在线圈里;当流过电感线圈的电流减小时,反电动势又会阻碍电流的减小并释放出电感中所存储的能量,从而大幅度地减小了输出电流的变化,达到了滤波的目的。将两个电容、一个电感线圈结合起来,便构成了丌型滤波器,能得到很好的滤波效果。
在负载电流不大的电路中,可以将体积笨重的电感L换成电阻R,即构成了丌型RC滤波器。
(2)有源滤波 有源滤波电路又称电子滤波器,在滤波电路中使用了有源器件晶体管。有源滤波电路如图1-12所示。在有源滤波电路中,接在三极管基极的滤波电容容量为C,因三极管的放大作用,相当于在发射极接了一只大电容。图1-12 有源滤波电路
电路原理:电路中首先用RC滤波电路,使三极管基极纹波相当小,因I很小,则R可以取较大,C相对来讲可取得较小,又因三极管发射极电B压总是低于基极,则发射极输出纹波更小,从而达到滤波作用,适当加大三极管功率,则负载可得到较大电流。4.稳压电源
整流滤波后得到直流电压,若交流电网的供电电压有波动,则整流滤波后的直流电压也相应变动;而有些电路中整流负载是变化的,则对直流输出电压有影响;电路工作环境温度的变化也会引起输出电压的变化。
因电路中需要稳定的直流供电,整流滤波电路后设有“稳压电路”,常用的稳压电路有:稳压二极管稳压电路、晶体管稳压电路和集成块稳压电路。
(1)稳压二极管稳压电路 如图1-13所示,电路由电阻R和稳压二极管DW组成,图中R为限流电阻,RL为负载,U为整流滤波电路输出的直o流电压。图1-13 稳压二极管稳压电路
工作过程:稳压二极管的特点是电流在规定范围内反向击穿时并不损坏,虽然反向电流有很大的变化,反向电压的变化却很小。电路就是利用它的这个特性来稳压的。假设因电网电压的变化使整流输出电压U增高,这时加在稳压二极管DW上的电压也会有微小的升高,但这会引起稳压管中电流的急剧上升。这个电流经过限流电阻R,使它两端的电压也急剧增大,从而可使加在稳压管(即负载)两端的电压回到原来的U值。而在电网电压下降时,U的下降使U有所降低,而稳压管中电流oio会随之急剧减小,使R两端的电压减小,则U上升到原值。o
(2)晶体管稳压电路 晶体管稳压电路有串联型和并联型两种,稳压精度高,输出电压可在一定范围内调节。晶体管稳压电路如图1-14所示,VT1为调整管(与负载串联),VT2为比较放大管。电阻R与稳压管DW构成基准电路,提供基准电压。电阻R1、R2构成输出电压取样电路。电阻R3既是VT1的偏置电阻又是VT2的集电极电阻。图1-14 晶体管稳压电路
稳压工作过程:当负载RL的大小不变时,若电网电压的波动使输入电压增大,则会引起输出电压U。变大。通过R1、R2的分压,会使VT2管的基极电压也随之升高。因VT2管的发射极接有稳压二极管,所以电压保持不变,则这时VT2的基极电流会随着输出电压的升高而增大,引起VT2的集电极电流增大。VT2的集电极电流使R3上电流增大,R3上的电压降也变大,导致VT1的基极电压下降。VT1管的导通能力减弱,VT1的基极电压增加,使集电极发射极间电阻增大,压降增大,输出电压降低到原值。同理,当输入电压下降时,引起输出电压下降,而稳压电路能使VT1的集电极、发射极间电阻减小,压降变小,使输出电压上升,保证输出电压稳定不变。
调压原理:当电位器W的中间端上移时,使VT2 的基极电压上升,它的基极和集电极电流增大,使R3两端的电压降增大,引起调整管VT1的基极电压下降,使输出电压也随之下降。同理,当电位器W的中间端向下滑动时,能使输出电压上升。调整后的输出电压,仍受电路稳压作用的控制,不受电网波动或负载变化的影响。
(3)带有保护功能的稳压电路
在串联型稳压电路中,负载与调整管串联,当输出过载或负载短路时,输入电压全部加在调整管上,这时流过调整管的电流很大,使得调整管过载而损坏。即使在电路中接入熔丝作为短路保护,因它的熔断时间较长,仍不能对晶体管起到良好的保护作用。因此,必须在电源中设有快速动作的过载保护电路。如图1-15所示。三极管VT3和电阻R构成限流保护电路。因电阻R的取值比较小,因此,当负载电流在正常范围时,它两端压降小于0.5V,VT3处于截止状态,稳压电路正常工作。当负载电流超过限定值时,R两端电压降超过0.5V,VT3导通,其集电极电流流过负载电阻R1,使R1上的压降增大,导致VT1基极电压下降,内阻变大,控制VT1集电极电流不超过允许值。图1-15 带有保护功能的稳压电路二、实际连续型调整型稳压电路分析与检修1.电路分析
BX1、BX2为熔丝B电源变压器,VD1—VD4为整流二极管,C1、C2为保护电容,C3、C4为滤波电容,R1、R2、C5、C6为RC供电滤波电路,R3为稳定电阻,C8为加速电容,DW为稳压二极管R4、R5、R6为分压取样电路,C7为输出滤波电容,Q1为调整管,Q2为推动管;Q3为误差放大管,电路如图1-16所示。电路分析可扫二维码学习。图1-16 实际稳压电路2.电路工作原理
(1)自动稳压原理 当某原因+V↑→R5中点电压↑→Q3U↑→U↑bbe→I↑→I↑→U1.2↑→U↓→QZU↓→I↓→R↑→U1↓→Q1U↓→U↓bcrcbbceebbe→I↓→I↓→R↑→U↓→+V↓原值。bccee
(2)手动调压原理 此电路在设计时,只要手动调整R5中心位置,即可改变输出电压V高低,如当R5中点上移时,使Q3U电压上升,根据自动b稳压过程可知+V下降,如当R5中点下移时,则+V会上升。3.电路故障检修
此电路常出现故障主要有:无输出、输出电压高、输出电压低、纹波大等。
无输出或输出不正常的检修过程,如图1-17所示。图1-17 无输出或输出不正常的检修过程
除利用上述方法检修外,在检修稳压部分时(输出电压不正常),还可以利用电压跟踪法由后级向前级检修,同时调R5中点位置,哪级电压无变化,则故障应在哪级。
如输出电压偏高或偏低,首先测取样管基极电压,调R5电压不变则查取样电路,电压变化则测Q3,集电极电压,调R5电压不变则查Q3电路及R1、R2、C1与C6、DW等元件,如变再查Q2、Q3等各极电压,哪级不变化故障在哪级。三、集成稳压连续型电源电路分析
集成电路连续型稳压器主要是三端稳压器,有普通三端稳压器78、79系列,低压差稳压器29系列或可调型LM317、LM337系列及高误差放大器TL431系列。1.普通三端集成稳压器
为了使稳压器能在比较大的电压变化范围内正常工作,在基准电压形成和误差放大部分设置了恒流源电路,启动电路的作用就是为恒流源建立工作点。实际电路是由一个电阻网络构成的,在输出电压不同的稳压器中,使用不同的串、并联接法,形成不同的分压比。通过误差放大之后去控制调整管的工作状态,使其输出稳定的电压。图1-18所示为普通三端稳压器基本应用电路。图1-18 普通三端稳压器基本应用电路2. 29系列集成稳压器
29系列低压集成稳压器与78/79系列集成稳压器结构相同,但最大优点是输入/输出压差小。3.可调型集成稳压器
三端可调集成稳压器,分正压输出和负压输出两种,主要种类如区别见表1-1。三端可调型集成稳压器使用起来非常方便,只需外接两个电阻就可以在一定范围内确定输出电压。图1-19(a)是LM317的应用电路,图1-19(b)是正负可调应用电路。表1-1 可调型集成稳压器的种类及区别图1-19 可调型集成稳压器基本应用电路
工作原理:以LM317为例,在图1-19中,U为直流电压输入端,U为稳io压输出端,ADJ则是调整端。与78系列固定三端稳压器相比较,LM317把内部误差放大器、偏置电路的恒流源等的公共端改接到了输出端,它没有接地端。LM317内部的1.25V基准电压设在误差放大器的同相输入端与稳压器的调整端之间,由电流源供给50μA的恒定I调整电ADJ流,此电流从调整端(ADJ)流出。R是芯片内部设有的过流检测电阻。SOP实际使用时,采用悬浮式工作,即由外接电阻R1、R2来设定输出电压,输出电压可用下式计算,V=1.25(1+R/R)。021
使用悬浮式电路是三端可调型集成稳压器工作时的特点。图1-19中,电阻R1接在输出端与调整端之间承受稳压器的输出基准电压1.25V,电阻R2接在调整端至地端。V=1.25(1+R/R)。R1一般取021120'Ω或240'Ω。若要连续可调输出,则R2可选用电位器。C1用于防止输入瞬间过电压。C2用于防止输出接容性负载时稳压器的自激。用钽电容1μF或铝电解电容25μF ,接入D1为防止输入端短路时C1放电损坏稳压器。调整端至地端接入C2可明显改善稳压器的纹波抑制比。C1一般取10μF,并接在R1上的D2是为了防止输出短路时C1放电损坏稳压器。注意R1要紧靠输出端连接,当输出端流出较大电流时,R2的接地点应与负载电流 返回的接地点相同,否则负载电流在地线上的压降会附加在R2的压降上,造成输出电压不 稳。R1和R2应选择同种材料的电阻,以保证输出电压的精度和稳定。4.高增益并联可调基准稳压器TL431A/B
(1)特性及工作原理 三端并联可调基准稳压器集成电路广泛应用于开关电源的稳压电路中,外形与三极管类似,但其内部结构和三极管却不同。三端并联可调基准稳压器与简单的外电路相组合就可以构成一个稳压电路,其输出电压在2.5~36V之间可调。在开关电源电路中三端并联可调基准稳压器还常用做三端误差信号取样电路。常用的为TL431。
(2)应用电路 典型应用电路如图1-20所示,实际应用电路如图1-21所示。图1-20 用作并联电源图1-21 用作误差放大器
① 用作并联电源。图1-20中市电经降压、桥式整流、电容滤波后,输出脉动直流电压通过负载,电流的大小和电压的高低由电位器W所决定,并可根据负载电流变化自动调整。
② 用作误差放大器。在图1-21中,改变W1中点位置可改变电位,改变BG2集电极与发射极间的电阻,改变V输出。0第三节 开关型稳压电路构成与工作原理一、开关型稳压电路构成
开关型稳压电路的构成与普通连续调整型稳压电路有相似之处,图1-22是它的构成方框图。它同样设有电源调整管,经取样电路取得取样电压,再与基准电压相比较,并将误差电压放大,利用反馈控制原理,随时调节电源调整管的导通与截止时间,实现稳压控制。但是,它与普通串联连续调整型稳压电路的控制过程有明显不同。首先,它把电网的交流电压经整流、滤波后,送到开关型调整管,因此不稳定的直流电压U被转变为断续的矩形脉冲电压U,开关型调整管的开关频率为12十几千赫兹,甚至达到60~70kHz。将此高频脉冲电压经整流滤波得到平滑的直流电压U。实际上开关型调整管的控制电路也发生了明显o变化。普通稳压电路的调整管工作于线性放大状态,其基极控制电压就是误差放大器输出的直流电压,通过改变调整管的直流压降来维持输出电压的稳定性;而开关电源的调整管工作于开关状态,基极控制电压是矩形或近似矩形的脉冲电压,原误差放大器输出的直流电压必须先进入开关控制电路,利用开关控制电路自动调节开关调整管基极脉冲电压的脉宽或周期,通过调节开关调整管的导通时间或周期来实现电压自动调整。因调整管工作于开关状态,因而这种电源称为开关型稳压电源。另外,此电源需设有专用的高频整流滤波电路,又称换能器。一般换能器都包括大电感(称高频扼流圈或储能线圈)、大功率二极管(称续流二极管)和滤波电容等。换能器既是滤波器、续流电路,又是电能-磁能转换器。当调整开关管处于截止状态时,利用二极管的续流作用,可将大电感存储的能量释放出来,在负载上形成连续电流;利用电感和电容的滤波作用,可减少负载电流的纹波。图1-22 开关型稳压电路的构成方框图
由图1-22可知,输出端的直流电压U就是换能器提供的高频脉冲o电压U的平均电压,即:U=U。2o2
式中,T是开关脉冲的周期,它就是开关调整管的激励脉冲的周期;T是高频脉冲U的脉宽,它与开关调整管的激励脉宽有关。一般激12励脉宽等于T,或与T有关。11
T/T称占空系数,调整T/T大小,可以调节输出电压U值。实际上,11o通过调整脉宽(即调整T),调整脉冲周期(即T),都能够调整输出电压。1二、开关型电源电路种类与工作过程
开关电源有多种分类方法,如图1-23所示,实际应用中,要将各种方式通过不同的组合,形成某形式开关电源,如直接稳压式自激调频并联式电源、间接稳压并联自激式电源、并联他激式电源等。下面简要介绍各种电源的工作原理。图1-23 开关电源分类方式1.串联与并联型开关稳压电路
(1)串联型开关稳压电路 如图1-24(a)所示,它由开关管BG、储能电路(包括储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD)、取样电路、比较放大电路、基准电压电路、脉冲调宽电路等部分构成,若储能电感L串联在输入端与输出负载RL之间,则叫串联型开关稳压电路。图1-24 串联与并联型开关稳压电路
电路正常工作时,开关管受脉冲电压控制工作在开关状态,使输入与输出之间周期性地闭合与断开,间断地把输入的能量送入储能电路,经均衡滤波后形成直流电压输出。单位时间内输入储能电路能量的多少(即开关管在单位时间里导通时间的长短)决定输出电压的大小。
取样电路取出一部分输出电压,并将这部分电压与基准电压相比较产生出误差信号,比较放大电路将误差信号放大,再去控制脉冲调宽电路,改变控制开关管的脉冲电压的宽度,从而改变开关管的导通时间。当输出电压偏高时,误差信号使脉冲宽度变窄,窄脉冲又使开关管单位时间内导通的时间变短,从而使输入储能器的能量减少,输出的电流、电压下降。这样输出电压经过取样、比较放大、脉冲调宽电路的作用后,使输出电压向相反的方向变化,从而达到稳定目的。
(2)并联型开关稳压电路 如图1-24(b)所示,电路中的储能元件用脉冲变压器B替代,就可以得到脉冲变压器耦合并联型开关稳压电路。这种电路的特点是可以使脉冲变压器级多加几组绕组,分别构成储能电路,可以提供多路独立输出的不同电压。因此,这种形式的电路在目前的彩电中广泛应用。2.自激式与他激式开关稳压电路
开关稳压电源在开机后,为了保证有直流电压输出,使电视机开始正常工作,应让开关管很快进入开关状态,这个过程叫开关稳压电源启动。按启动方式不同,可分为两种开关稳压电路。
(1)自激式开关稳压电路 它是利用电路中的开关管、脉冲变压器构成一个自激振荡器,来完成电源启动工作,使电源有直流电压输出。图1-25所示为一种简单实用的自激式电源电路。图1-25 自激式并联电源
220V交流电经D1整流,C1滤波后输出约280V的直流电压,一路经B的初级绕组加到开关管V1的集电极;另一路经启动电阻R2给V1的基极提供偏流,使V1很快导通,在B的初级绕组产生感应电压,经B耦合到正反馈绕组,并把感应的电压反馈到V1的基极,使V1进入饱和导通状态。
当VT1饱和时,因集电极电流保持不变,初级绕组上的电压消失,VT1退出饱和,集电极电流减小,反馈绕组产生反向电压,使VT1反偏截止。
接在B初级绕组上的D3、R7、C4为浪涌电压吸收回路,可避免VT1被高压击穿。B的次级产生高频脉冲电压经D4整流,C5滤波后(R9为负载电阻)输出直流电压。
(2)他激式开关稳压电路 这种电路必须附加一个振荡器,利用振荡器产生的开关脉冲去触发开关管完成电源启动,使电源的直流电压输出。在电视机正常工作后,可由行扫描输出电路提供行的脉冲作为开关信号。这时振荡器可以停止振荡。可见附加的振荡器只须在开机时工作,完成电源启动工作后可停止振荡。因此这种电路线路复杂。
图1-26为实际应用中的他激式电源电路,采用推挽式输出(也可以使用单管输出),图中VT1、VT2、C1、C2、R1~R4、VD1、VD2构成多谐振荡电路,其振荡频率为20kHz左右,电路工作后可以从VT1和VT2的集电极输出两路相位相差180°的连续脉冲电压,调节R2、R3可以调整输出脉冲的宽度(占空比)。这两路信号分别经C3、R5和C4、R6耦合到VT3和VT4基极。
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