黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）
到下一个储存周期开始。
2、结合图2-2以非连续导通模式为例分析反激式开关电源的工作原理。该模式反激式拓扑开关电源的一个工作周期中有励磁、去磁、非连续导通三个阶段。
(1) 励磁阶段：当开关VT1导通时，变压器初级励磁电感中的电流从零开始上升。由于次级边的二极管具有单向导通性，此时二极管反偏，在次级不导通电流，输出滤波电容C向负载供电。由于此阶段的作用是向初级励磁电感补充能量，以为在下一个阶段向次级绕组转移能量做准备，因此这个阶段被称为励磁阶段。
(2) 去磁阶段：当励磁阶段结束后，VT1停止导通。由于电感电流不能突变，励磁电感电流开始在初级电感上续流，能量通过变压器转移到输出端，在次级边上，二极管正向导通，输出端得到能量。此时，励磁电感上的电压反向，励磁电流开始下降，因此该阶段被称为去磁阶段。
(3) 非连续导通阶段：当励磁电感的电流下降到零时，变压器初级边的能量己经完全转移到次级边，次级边上二极管不再导通。此时反激式拓扑中的初级和次级绕组都不导通电流，等待着下一个周期的到来。在连续导通模式下，不存在这个阶段。
本课题设计的高效反激式开关电源控制器始终控制电源工作在非连续导通的情况下，所需的输出电压对应的占空比和工作频率可以通过公式计算得到。但是由于器件的寄生参数以及环境变化，在开关电源中一般采用闭环控制取代开环控制。而闭环控制中的电流控制模式在脉冲调制开关电源中可以大大减少回路上所遇到的各种问题，尤其对于完全能量转换的情况，因此本文的设计将采用电流模式进行闭环控制。
2.5 反馈电路的基本类型与选择
开关电源的反馈电路有4种基本类型：基本反馈电路；改进型基本反馈电路；配TL431的光耦反馈电路；配稳压管的光耦反馈电路。它们的简化电路如图2-3所示。
-11- 黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）
(a) 基本反馈电路；(b) 改进型基本反馈电路； (c) 配TL431的光耦反馈电路；(d) 配稳压管的光耦反馈电路
图2-3反馈电路的4种基本类型
(a) 基本反馈电路，其优点是电路简单、成本低廉、适于制作小型化、经济型开关电源；其缺点是稳压性能较差，电压调整率SU=1.5%～2%；负载调整率SI=-4%～+4%。
(b) 改进型基本反馈电路，只需增加一支稳压管VDZ和电阻R1，即可使负载调整率达到-2%～+2% 。VDZ的稳定电压一般为22V，需相应增加反馈绕组的匝数，以获得较高的反馈电压UFB，满足电路的需要。
(c) 配TL431的光耦反馈电路，其电路较复杂，但稳压性能最佳。这里用TL431型可调式精密并联稳压器来代替稳压管，构成外部误差放大器，进而对Uo作精细调整。这种反馈电路适于构成精密开关电源。
(d) 配稳压管的光耦反馈电路，由VDZ提供参考电压UZ，当Uo发生波动时，在LED上可获得误差电压。因此，该电路相当于给增加一个外部误差放大器，再与内部误差放大器配合使用，即可对Uo进行调整。
由于本设计旨在针对反激式开关电源进行的设计与制作，所以选择配TL431的光
-12-
黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）
耦反馈电路。
2.6 开关电源的典型应用电路分析
开关电源的典型应用电路如图2-4所示。由于反激式开关电源电路简单、所用元件少，输出与输入间有电气隔离，能方便的实现多路输出，开关管驱动简单，因此该电源采用反激式电路[7]。
图2-4开关电源的典型应用电路
由图可见，高频变压器初级绕组NP的极性与次级绕组NS、反馈绕组NF的极性相反。在导通时，次级整流管VD2截止，此时电能以磁能量形式存储在初级绕组中；当截止时，VD2导通，能量传输给次级。高频变压器在电路中兼有能量存储、隔离输出和电压变换这三大功能[8]。图中，BR为整流桥，CIN为输入端滤波电容，COUT是输出端滤波电容。交流电压UAC经过整流滤波后得到直流高压，经初级绕组加至的漏极上。在功率MOSFET关断瞬间，高频变压器漏感会产生尖峰电压，另外在初级绕组上还会产生感应电压(即反向电动势)UOR，两者叠加在直流输入电压巧上，加至内部功率开关管MOSFET的漏极上，因此必须在漏极增加钳位保护电路。钳位电路由瞬态电压抑制器或稳压管VDZ1和阻塞二极管VD1组成，VD1宜采用超快恢复二极管。当MOSFET导通时，变压器的初级极性上端为正，下端为负，从而导致VD1截止，因而钳位电路不起作用。在MOSFET截止瞬间，初级极性则变为上负下正，此时尖峰电压就被VDZ1吸收掉。
该电源的稳压原理简述如下：反馈绕组电压经过VD3，CF整流滤波后获得反馈电压UFA，经光耦合器中的光敏三极管给的控制端提供偏压。CT是控制端C的旁路
-13- 黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）
电容。输出电压Uo通过电阻分压器R1、R2分压并获得取样电压，与TL431中的2.5V基准电压进行比较后输出误差电压，然后通过光耦去改变CR6842的控制端电流 ，的输出占空比D与IC成反比，故D减小，这就迫使Uo降低，达到稳压目的。反之，Uo减小，导致UF减小，Ic减小，进而D减小，最终使Uo减小，同样起到稳压作用[9]。由此可见，反馈电路正是通过调节的占空比，使输出电压趋于稳定的。
2.7 本章小结
开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热，成本很低．如果不将50HZ变为高频那开关电源就没有意义，开关变压器也不神秘．就是一个普通的变压器.这就是开关电源。开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种，隔离型的必定有开关变压器，而非隔离的未必一定有。本章主要介绍了开关电源的几种类型及其工作原理，反馈电路的原理和选用，以及开关电源典型电路的分析。
-14-
相关推荐：
loading