開關(guān)電源簡(jiǎn)介—— 開關(guān)電源常用的基本拓?fù)浼s有14種。

開關(guān)電源常用的基本拓?fù)浼s有14種每種拓?fù)涠加衅渥陨淼奶攸c(diǎn)和適用場(chǎng)合。一些拓?fù)溥m用于離線式（電網(wǎng)供電的）AC/DC變換器。其中有些適合小功率輸出(<200W)，有些適合大功率輸出：有些適合高壓輸入(≥220V AC)，有些適合120V AC或者更低輸入的場(chǎng)合：有些在高壓直流輸出（>～200V）或者多組（4-5組以上）輸出場(chǎng)合有較大的優(yōu)勢(shì)；有些在相同輸出功率下使用器件較少或是在器件數(shù)與可靠性之間有較好的折中。較小的輸入／輸出紋波和噪聲也是選擇拓?fù)浣?jīng)?？紤]的因素。

一些拓?fù)涓m用于DC/DC變換器。選擇時(shí)還要看是大功率還是小功率，高壓輸出還是低壓輸出，以及是否要求器件盡量少等。另外，有些拓?fù)渥陨碛腥毕?，需要附加?fù)雜且難以定量分析的電路才能工作。

因此，要恰當(dāng)選擇拓?fù)?，熟悉各種不同拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)及適用范圍是非常重要的。錯(cuò)誤的選擇會(huì)使電源設(shè)計(jì)一開始就注定失敗。

本章將介紹幾種早期的基本拓?fù)?buck、boost及反極性調(diào)整器并討論其基本工作原理、典型波形、優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)合。不同輸出功率、不同輸入電壓及其波動(dòng)范圍下晶體管的峰值電流電壓應(yīng)力，輸入電流與輸出功率和輸入電壓之間的關(guān)系，以及效率及DC導(dǎo)通損

耗和AC開關(guān)損耗，都將在本章介紹。

為說明開關(guān)型調(diào)整器的由來，下面先討論其前身——線性調(diào)整器（或稱串聯(lián)型調(diào)整器）。

1.2  線性調(diào)整器——開關(guān)調(diào)整器的原型

1.2.1

開關(guān)電源 基本工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)

線性調(diào)整器的基本電路如圖1.1(a)所示，它由一個(gè)工作在線性區(qū)的晶體管與負(fù)載串聯(lián)構(gòu)成。晶體管相當(dāng)于一個(gè)可變電阻。首先，R1和R2組成的分壓網(wǎng)絡(luò)對(duì)輸出電壓采樣：然后，采樣電壓輸入到誤差放大器同參考電壓進(jìn)行比較：最后，誤差放大器輸出電壓經(jīng)電流放大器驅(qū)動(dòng)串聯(lián)的功率晶體管。

調(diào)整原理如下：直流輸出電壓由于輸入電壓升高或輸出負(fù)載電流減小而升高時(shí)，串接晶體管（設(shè)為NPN型）基極電壓下降，其等效電阻阻值加大，使輸出電壓降低，從而保持采樣電壓等于參考電壓。這種負(fù)反饋控制在輸出電壓由于輸入電壓下降或負(fù)載電流增加而下降時(shí)也同樣起作用。此時(shí)，誤差放大器輸出會(huì)使串接晶體管基極電壓上升，集射極電阻減小，直流輸出電壓升高，使采樣電壓等于參考電壓。

實(shí)質(zhì)上，輸入電壓的任何變化（不管是由于交流輸入網(wǎng)壓的紋波，還是由于輸入電壓規(guī)定范圍內(nèi)的穩(wěn)態(tài)波動(dòng)，或是由于負(fù)載瞬變?cè)斐傻妮斎腚妷核矐B(tài)變化）都會(huì)被串聯(lián)晶體管等效電阻所調(diào)整.使輸出電壓保持不變暗，其恒定程度與反饋放大器的的開環(huán)增益相關(guān)

圖1.1(a)Ql與負(fù)載串聯(lián)起可變電阻作用：負(fù)反饋環(huán)通過改變其阻值以保持輸出電壓Vo的穩(wěn)定。(b)線性調(diào)整器的壓差。若串聯(lián)NPN型晶體管，則應(yīng)保證交流輸入電壓Vac最低時(shí)對(duì)應(yīng)的直流電壓的紋波谷值與輸出電壓Vo之間有2.5V的壓差反饋回路完全是直流耦合。由于整個(gè)回路沒有開關(guān)器件，所以回路各點(diǎn)的直流電壓都可預(yù)測(cè)和計(jì)算。電路中沒有變壓器并且不存在引起RFI噪聲的瞬態(tài)尖峰電壓或電流。由于晶體管不工作在開關(guān)狀態(tài)，所以不存在晶體管的下降電流和上升電壓瞬時(shí)重疊造成的交流開關(guān)損耗。所有功耗只是電路各元件的直流損耗，很容易計(jì)算。

1.2.2

線性調(diào)整器的缺點(diǎn)

直到20世紀(jì)60年代初期，這種簡(jiǎn)單的直流耦合串聯(lián)型調(diào)整器一直是數(shù)十億美元產(chǎn)值的電源工業(yè)的主要產(chǎn)品。但是，這種電源只能降壓，而且它的輸出與輸入之間有公共端，通常需要另加電路實(shí)現(xiàn)輸出與輸入的隔離。此外，其初始直流輸入電壓，即圖1.1(a)中的V，一般由工頻變壓器次級(jí)整流獲得，而工頻變壓器的體積和重量限制了它的推廣應(yīng)用。

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