电源适配器电路原理

9.5.2　电源适配器电路原理

1.高频开关电源

根据电源适配器的内部结构分析可知，电源适配器是利用开关电源的工作原理工作的，高频开关电源的工作原理如图9-36所示。

图9-36　高频开关电源电路原理图

（1）主电路

① 输入滤波器的作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍电源适配器产生的杂波反馈到交流电网。

② 整流滤波器是将交流电网的交流电压直接整流为较平滑的直流电压，以供下一级变换。

③ 逆变器是将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。

④ 输出整流滤波器根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

（2）控制电路

一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定；另一方面，根据检测电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

（3）检测电路

除了提供保护电路正在运行中的各种参数外，还提供各种显示仪表数据。

（4）辅助电源

提供所有单一电路的不同要求电源。

2.开关控制稳压原理

图9-37　开关稳压原理图

上面介绍了开关电源的工作原理，在开关电源中开关稳压是非常重要的。开关稳压的工作原理，如图9-37所示。开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路向负载R_L提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的。为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部分能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图9-37中由电感L、电容C₂和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因为二极管D使负载R_L电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值E_AB可用下式表示：

式（9-1）中T_ON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间T_ON和关断时间T_OFF之和）。

由式（9-1）可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整T_ON和T的比例便能使输出电压V_o维持不变。改变接通时间T_ON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（Time Ratio Control，帧缩写为TRC）。

按TRC的控制原理，TRC有下列三种调制方式：

（1）脉冲宽度调制PWM（Pulse Width Modulation）。开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。

（2）脉冲频率调制PFM（Pulse Frequency Modulation）。导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

（3）混合调制。导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上两种方式的混合。