图3-50所示是串联开关型稳压电源电路方框图,通过这一方框图可以掌握串联开关型稳压电源电路的基本工作原理。电路中,VT1是开关三极管;L1是储能电感;VD1是续流二极管;C1是滤波电容;R1是稳压电源的负载电阻;Ui是未经稳压的直流输入电压,它来自于整流电路的输出端;Uo是经过稳压电路稳压后的直流输出电压。
从图3-50中可以看出,开关管VT1和储能电感L1串联在输入电压和负载之间,所以这是串联开关型稳压电源电路。
电路中还设有采样电路、基准电压电路、比较放大器电路和脉冲调宽电路,前面3种电路与串联调整型稳压电源电路中的采样电路、基准电压电路、比较放大器的作用一样。
重要提示
脉冲调宽电路用来控制开关的导通与截止,通过开关管VT1控制开关稳压电源电路的直流输出电压的大小,稳定直流输出电压。
电路中,输入Ui是直流电压,所以它就是开关管VT1的集电极直流电压,VT1管发射极通过负载电路(负载电阻R1)与地相连,这样VT1管的导通与截止就受其基极上的脉冲信号控制。
关于开关管导通和截止的工作过程主要说明下列几点。
(1)VT1基极正极性脉冲电压出现期间。在开关管VT1的基极加有正极性脉冲电压期间,VT1管基极为高电平,如图3-51所示,给VT1管正向偏置,使VT1管导通;没有脉冲出现在VT1管基极期间,VT1基极为低电平,VT1管处于截止状态。
重要提示
开关脉冲的出现与否决定开关管VT1是否导通。
图3-50 串联开关型稳压电源电路方框图
图3-51 示意图
(2)VT1管导通期间。在VT1管导通期间,输入电压Ui为电路提供电流,这一电流流过储能电感L1,如图3-52所示,通过L1将电能提供给负载R1,同时输入电流又以磁能的形式储存在L1中(电感器与电容器一样具有存储电能的特性),L1储能电感之名由此而来。
图3-52 示意图
(3)VT1管截止期间。在VT1管截止期间,VT1管集电极与发射极之间相当于开路,此时输入电压Ui无法为负载供电,这期间改由电容C1对负载R1放电,为负载提供直流工作电压。与此同时,由于储能电感L1的输入电压断开,在储能电感L1两端要产生电动势,其极性在L1上为左负右正,这一电动势通过续流二极管VD1对电容C1充电,如图3-53所示,这一充电过程将磁能转换成电能形式储存在电容C1中,为电容C1补充电能。
(4)VT1管基极正脉冲再次出现。当VT1管基极上的正脉冲再次到来时,VT1管再度导通,为储能电感L1补充能量,开始了第二个循环。
图3-53 示意图
由于VT1管的导通与截止受到VT1管基极脉冲电压的控制,所以VT1管工作在导通、截止的开关状态,开关型稳压电源电路名称由此而来。
在一定时间内,如果开关管VT1导通的时间长、截止的时间短,在L1中储存的电能就多,稳压电源电路的输出电压就大。如果VT1管的导通时间短、截止时间长,则L1中的电能就少,稳压电源电路的输出电压就小。显然,改变VT1管基极上的脉冲宽度就能改变稳压电路输出电压的大小。
重要提示
当开关型稳压电源电路输出端的直流工作电压大小波动时,通过采样电路取出直流输出电压大小波动的成分(电压)加到比较放大器中,在比较放大器完成与基准电压的比较和放大后,输出误差控制电压给脉冲调宽电路,再控制开关管VT1基极上的脉冲宽度,控制VT1导通与截止特性,达到稳定直流输出电压的目的。
关于这种串联开关型稳压电源电路还要说明以下几点。
(1)由于输入电压与负载是串联关系,没有隔离电路,所以整个电路是带电的,称为热底板,在调试和修理时要注意安全。
(2)由于开关管与负载串联,所以对开关管的反向耐压要求不高。
(3)这种开关型稳压电源电路只能输出一个电压等级的直流工作电压,而且输出电压低于输入电压。如果这种开关型稳压电源用于彩色电视机中,由于彩色电视机往往需要电源电路输出多个等级的直流工作电压,显然这一电路不够方便,加上又是热底板,所以这种电路只用于一些单一直流工作电压等级的电子设备中。
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