开关电源的基本工作原理

7.3.1　开关电源的基本工作原理

1.串联型开关稳压电路

串联型开关稳压电路的基本组成如图7-13所示。图中，VD₁为开关调整管，它与负载R_L串联；VD₂为续流二极管，L、C构成滤波器；R₁和R₂组成取样电路、A为误差放大器、C为电压比较器，它们与基准电压源、三角波发生器组成开关调整管的控制电路。误差放大器对来自输出端的取样电压u_F与基准电压U_REF的差值进行放大，其输出电压u_A送到电压比较器C的同相输入端。三角波发生器产生一频率固定的三角波电压u_T，它决定了电源的开关频率。u_T送至电压比较器C的反相输入端与u_A进行比较，当u_A＞u_T时，电压比较器C输出电压u_B为高电平，当u_A＜u_T时，电压比较器C输出电压u_B为低电平，u_B控制开关调整管D₁的导通和截止。

图7-13　串联型开关稳压电源组成电路

2.工作波形（脉宽调制式PWM）

开关稳压电源的电压、电流波形如图7-14所示。

图7-14　开关稳压电源的电压、电流波形

3.稳压原理

开关调整管的导通时间为t_on，截止时间为t_off，开关的转换周期为T，T＝t_on＋t_off，它取决于三角波电压u_T的频率。D＝t_on/T，称为脉冲波形的占空比。U_O正比于脉冲占空比D，调节D就可以改变输出电压的大小，因此，这种电路称为脉宽调制（PWM）式开关稳压电路。

在闭环条件下，电路能根据输出电压的大小自动调节调整管的导通和关断时间，维持输出电压的稳定。当输出电压U_O升高时，取样电压u_F增大，误差放大器的输出电压u_A下降，调整管的导通时间t_on减小，占空比D减小，使输出电压减小，恢复到原大小。反之，输出电压U_O下降，u_F下降，u_A上升，调整管的导通时间t_on增大，占空比D增大，使输出电压增大，恢复到原大小。从而实现了稳压的目的。必须指出，当u_F＝U_REF时，u_A＝0，脉冲占空比D＝50%，此时稳压电路的输出电压U_O等于预定的标称值。所以，稳压电源取样电路的分压比可根据u_F＝U_REF求得。