穩(wěn)壓電源屬于線性穩(wěn)壓電路,電路中的調(diào)整管工作在放大區(qū)。而開關(guān)型穩(wěn)壓電路的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài),一般以(10~100)khz的調(diào)制頻率快速地工作于飽和區(qū)和截止區(qū)。當管子截止時,盡管電壓較高,而電流為零;當管子飽和時,盡管電流較大,而管壓降很小。通常只要考慮管子的高頻開關(guān)損耗。因此,管子功耗小,其效率很高(80%~90%以上)。
串聯(lián)型開關(guān)電源:
電路由開關(guān)調(diào)整管(t)、續(xù)流濾波環(huán)節(jié)d和l-c2、控制環(huán)節(jié)(a、r1-r2、vref)三個部分組成。續(xù)流濾波環(huán)節(jié)的作用是將調(diào)整管輸出的開關(guān)脈沖電壓波形加以平滑,變成平穩(wěn)的直流輸出電壓。
由于這個電壓是不穩(wěn)定的,因而必須通過輸出取樣,反饋控制調(diào)整管的飽和與截止時間,使輸出電壓自動進行調(diào)節(jié)。
設(shè)比較放大器輸出電壓vf<0。在三角波信號電壓vs>vf期間,比較器輸出負電位,vb=-vom。反之,在vs<vf期間,vb=+vom,由此可得vb為矩形脈沖。當vf變動時,vb波形的脈寬ton和占空比q(=ton/t)隨著改變。
當vb=+vom時,調(diào)整管t飽和導(dǎo)通,il=ie,并在l中儲能。t的發(fā)射極電位為ve=vi-vces≈vi,而當vb=-vom時,調(diào)整管t截止,ie=0。此時,電感l(wèi)釋放儲能,其反電勢使二極管d導(dǎo)通,il=id,所以負載上繼續(xù)有電流通過,續(xù)流二極管d的名稱由此而得。此時,t的發(fā)射極電位ve=-vd≈0。若忽略l中的直流電阻,則輸出直流電壓vo即為ve的平均分量。
,q為發(fā)射極脈沖占空比。
當vi一定時,vo與占空比q成正比。當濾波器的參數(shù)l和c不是足夠大時,輸出電壓將出現(xiàn)一定的紋波,其基波頻率與三角波的頻率相同。
穩(wěn)壓過程如下:當輸出直流電壓vo下降時,取樣電壓fvo隨著減小,所以|vf|減小。由圖(a)可見,此時調(diào)整管t的導(dǎo)通時間ton增加,所以vb波形的占空比q增大,這使vo增大,由此可彌補vo的減小。而當vo因某種原因增大時,反饋控制的結(jié)果將使vb波形的占空比q減小,從而使vo下降,以彌補vo的增大??梢娺@種開關(guān)電源的穩(wěn)壓過程是通過改變vb波形的脈寬(或占空比)來實現(xiàn)的,因而稱為脈寬調(diào)制(pwm)型開關(guān)電源。