一種自激式開(kāi)關(guān)穩壓電源的設計

1 引 言

　　開(kāi)關(guān)電源是一種利用開(kāi)關(guān)功率器件并通過(guò)功率變換技術(shù)而制成的直流穩壓電源.它具有體積小、重量輕、效率高、對電網(wǎng)電壓及頻率的變化適應性強、輸出電壓保持時(shí)間長(cháng)、有利于計算機信息保護等優(yōu)點(diǎn),因而廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備,是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源.開(kāi)關(guān)電源又被稱(chēng)為高效能節能電源,內部電路工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài),自身消耗的能量很低,一般電源效率可達80%左右,比普通線(xiàn)性穩壓電源提高一倍.目前生產(chǎn)的無(wú)工頻變壓器式中,開(kāi)關(guān)電源仍然采用脈沖寬調制器PWM或脈沖頻率調制器PFM的原理.本文根據PWM原理,利用開(kāi)關(guān)管BU508A,結合實(shí)例介紹一種無(wú)工頻變壓器的反激隔離式的開(kāi)關(guān)穩壓電源的設計.

2 主要技術(shù)參數

輸入電壓:AC220V

輸入頻率:50Hz

輸入電壓范圍:AC165V-265V

輸出電壓:DC24V,2A

輸出功率:48W

3 工作原理

　　開(kāi)關(guān)電源的工作原理如圖1所示,輸入電壓為AC220v,50Hz的交流電,經(jīng)過(guò)濾波,再由整流橋整流后變?yōu)橹绷?通過(guò)控制電路中開(kāi)關(guān)管的導通和截止使高頻變壓器的一次測產(chǎn)生低壓高頻電壓,經(jīng)由小功率高頻變壓器藕合到二次測,再經(jīng)整流濾波,得到直流電壓輸出.為了使輸出電壓穩定,用了TL431取樣,將誤差經(jīng)光耦合放大,通過(guò)PWM來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的導通與截止時(shí)間(即占空比),使得輸出電壓保持穩定.

圖1 開(kāi)關(guān)電源的工作原理圖

4 開(kāi)關(guān)電源的設計

　　開(kāi)關(guān)電源電路圖如圖2所示.在此功率轉換電路中,采用單端反激式變換器,單端是因為其高頻變壓器的磁芯只工作在第一象限.按變壓器的副邊開(kāi)關(guān)整流器二極管的接線(xiàn)方式不同,單端變換器可分為兩種:正激式與反激式.原邊主功率開(kāi)關(guān)管與副邊整流管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)相反(開(kāi)關(guān)管導通時(shí),副邊的整流二極管截止)稱(chēng)為單端反激式.當原邊加到高電平激勵脈沖使Q1導通,直流輸入高頻變壓器的原邊兩端,此時(shí)因副邊是上負下正,使整流二極管截止;當驅動(dòng)脈沖為低電平使Q1截止,原邊兩端極性反向,使副邊繞組兩端變?yōu)樯险仑?則整流二極管被正向導通,此后變壓器副邊的磁能向負載釋放.因此單端反激式變換器只是在原邊Q1導通時(shí)儲存能量,當它截止時(shí)才向負載釋放,故高頻變壓器在開(kāi)關(guān)過(guò)程中,既起變壓隔離作用,又是電感儲能元件.

　　在交流電源的輸入端接入的電磁干擾濾波器,由共模扼流圈L1、C2和C3構成,C2和C3的中點(diǎn)應接地,用來(lái)抑制共模干擾.C1用來(lái)濾波,濾除串模干擾,電容量較大.鑒于開(kāi)關(guān)管BU508A在關(guān)斷的瞬間,高頻變壓器的漏感會(huì )產(chǎn)生尖峰電壓,利用C8、R3和D1組成鉗位電路,C9的作用是濾除開(kāi)關(guān)管集電極的尖峰電壓,決定自動(dòng)重啟動(dòng)頻率,C9和R4一起對控制回路進(jìn)行補償,同時(shí)C9和R4還起原邊快速復位的作用,能有效的保護開(kāi)關(guān)管不被損壞.

圖2 開(kāi)關(guān)電源電路圖