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开关调节器式直流稳压电源工作原理结构图分析
发布时间:2013-12-28 13:27:31    被阅览数:521
    线性调节器,由于串联晶体管的高损耗使它很难在输出大于5A的场合下应用。因为高损耗要求用较大体积的散热器,而大体积的散热器及笨重的工频变压器,又与电路其他部件的集成小型化很不协调。这样的线性调节器输出负载的功率密度一般仅为0,2~0.3 wm?,根本不能满足电路小型化的要求。

  20世纪60年代,取代线性调节器的开关调节器开始应用。它将快速通/断的晶体管置于输入与输出之间,通过调节通/断比例(占空比)来控制输出直流电压的平均值。此平均值电压由可调宽度的方波脉冲构成,方波脉冲的平均值就是直流输出电压。

  使用合适的LC滤波器,可以将方波脉冲平滑成无纹波的直流电压输出,其值等于方波脉冲电压的平均值。整个电路采用输出负反馈,通过检测输出电压并结合负反馈控制占空比,以稳定输出电压不受输人市电电压波动和负载变化的影响。

  这种开关调节器的功率密度可以达到1~4 W/in3,而且还可以获得与输人隔离的多组输出。它们也可以无须使用工频变压器,故有些DC/DC开关转换器的功率密度可以高达40~50 Win。

  图所示为最早的开关调节器(Buck转换器)式直流稳压电源的基本原理电路,其中开关管V作为单刀单掷开关与直流输入电压Udc串联。在开关周期Ts内,V导通的时间为TonoV导通时,U1点电压为Udc(设V导通的正向管压降为零)。V关断时,V1点电压迅速下降到零。若没有钳位二极管VD(也称续流二极管)将其钳位于地,则U1点电压波形会降得很负而损坏晶体管V。

  设此刻二极管D的压降也为零,则U1点电压波形为矩形波,如图b所示。在Ton时段电压为Udc,其余时间电压为零。该电压的直流值(或称平均值)为Udc(Ton/Ts)。

  LoCo滤波器接于U1和Uo电压之间,它使输出电压Uo。成为幅值等于Udc(Ton/Ts)的无尖峰无纹波的直流电压。

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