常見的幾種開關(guān)電源結(jié)構(gòu)和原理

1.正激電路電路的工作過程:

開關(guān)S開通后,變壓器繞組N1兩端的電壓為上正下負,與其耦合的N2繞組兩端的電壓也是上正下負.因此VD1處于通態(tài),VD2為斷態(tài),電感L的電流逐漸增長; S關(guān)斷后,電感L通過VD2續(xù)流,VD1關(guān)斷.S關(guān)斷后變壓器的激磁電流經(jīng)N3繞組和VD3流回電源,所以S關(guān)斷后承受的電壓為 . Ø變壓器的磁心復(fù)位:開關(guān)S開通后,變壓器的激磁電流由零開始,隨著時間的增加而線性的增長,直到S關(guān)斷.為防止變壓器的激磁電感飽和,必須設(shè)法使激磁電流在S關(guān)斷后到下一次再開通的一段時間內(nèi)降回零,這一過程稱為變壓器的磁心復(fù)位.正激電路的理想化波形:

變壓器的磁心復(fù)位時間為:

Tist=N3*Ton/N1

輸出電壓:輸出濾波電感電流連續(xù)的情況下:

Uo/Ui=N2*Ton/N1*T 磁心復(fù)位過程:

2.反激電路

反激電路原理圖

反激電路中的變壓器起著儲能元件的作用,可以看作是一對相互耦合的電感. 工作過程: S開通后,VD處于斷態(tài),N1繞組的電流線性增長,電感儲能增加; S關(guān)斷后,N1繞組的電流被切斷,變壓器中的磁場能量通過N2繞組和VD向輸出端釋放.S關(guān)斷后的電壓為:us=Ui+N1*Uo/N2 反激電路的工作模式: 電流連續(xù)模式:當(dāng)S開通時,N2繞組中的電流尚未下降到零. 輸出電壓關(guān)系:Uo/Ui=N2*ton/N1*toff 電流斷續(xù)模式:S開通前,N2繞組中的電流已經(jīng)下降到零. 輸出電壓高于上式的計算值,并隨負載減小而升高,在負載為零的極限情況下, ,因此反激電路不應(yīng)工作于負載開路狀態(tài). 反激電路的理想化波形

3.半橋電路

半橋電路原理圖

工作過程: S1與S2交替導(dǎo)通,使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui/2的交流電壓.改變開關(guān)的占空比,就可以改變二次側(cè)整流電壓ud的平均值,也就改變了輸出電壓Uo. S1導(dǎo)通時,二極管VD1處于通態(tài),S2導(dǎo)通時,二極管VD2處于通態(tài), 當(dāng)兩個開關(guān)都關(guān)斷時,變壓器繞組N1中的電流為零,VD1和VD2都處于通態(tài),各分擔(dān)一半的電流.

S1或S2導(dǎo)通時電感L的電流逐漸上升,兩個開關(guān)都關(guān)斷時,電感L的電流逐漸下降.S1和S2斷態(tài)時承受的峰值電壓均為Ui. 由于電容的隔直作用,半橋電路對由于兩個開關(guān)導(dǎo)通時間不對稱而造成的變壓器一次側(cè)電壓的直流分量有自動平衡作用,因此不容易發(fā)生變壓器的偏磁和直流磁飽和