開關(guān)電源的導(dǎo)通、截止與啟動

開關(guān)電源中的開關(guān)管從導(dǎo)通到截止，嚴(yán)格來說是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，但我們在進(jìn)行工作原理分析的時(shí)候，一般都會先對一些非主要問題進(jìn)行簡單化。例如，當(dāng)電源開關(guān)管導(dǎo)通或截止的時(shí)候，我們就把它看成是一個(gè)理想的開關(guān)，其工作時(shí)只有兩種狀態(tài)，通或斷。但實(shí)際上開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷都是一個(gè)很復(fù)雜的過程，它除了通或斷之外，還有一個(gè)在高頻時(shí)不能忽視的問題，就是開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，是從截止區(qū)到放大區(qū)，然后再由放大區(qū)到飽和區(qū)的工作過程。這個(gè)工作過程需要用微分方程才能求解，在這里我不想對你介紹得太復(fù)雜。

簡單地說，電源開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷都是需要時(shí)間的。一般都簡單地把開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間ton分為導(dǎo)通延時(shí)時(shí)間td和導(dǎo)通上升時(shí)間tr，而把開關(guān)管關(guān)閉時(shí)間toff分為關(guān)閉延時(shí)時(shí)間tstg(或稱關(guān)閉貯存時(shí)間)和關(guān)閉下降時(shí)間tf。

圖1是電源開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)閉過程的測試波形，實(shí)際上圖1中的測試波形也是被簡化過了的，實(shí)際波形中，波形的上升沿一般是一條變化率為正的指數(shù)曲線，而波形的下降沿則是一條變化率為負(fù)的指數(shù)曲線，為了簡單，圖1中都用直線來取代。

開關(guān)電源在第一個(gè)工作周期，由于輸出電壓要對濾波儲能電容充電，因?yàn)槌潆婋娏骱艽?，?fù)載會很重(或相當(dāng)于負(fù)載短路)，因此一般的開關(guān)電源都要采取軟啟動措施，開始的時(shí)候占空比很小，然后才慢慢地趨于正常，即開始的時(shí)候輸出功率很小，然后才慢慢變大。或開始的時(shí)候，工作電壓比較低，然后才慢慢升高到正常值。

嚴(yán)格地說，開關(guān)電源永遠(yuǎn)都工作在非穩(wěn)定狀態(tài)，所謂穩(wěn)定也只是相對而言。例如，開關(guān)電源的穩(wěn)壓過程就是這樣的：當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，經(jīng)過取樣比較，取樣電路會輸出一個(gè)誤差信號給脈寬調(diào)制電路，使占空比減小，從而使輸出電壓降低;當(dāng)輸出電壓降低之后，經(jīng)過取樣比較，取樣電路又會輸出一個(gè)誤差信號給脈寬調(diào)制電路，使占空比增加，從而使輸出電壓升高，這樣反復(fù)循環(huán)，開關(guān)電源的輸出電壓將永遠(yuǎn)是按一定的頻率在電壓的平均值上下擺動，所謂的穩(wěn)壓只不過是輸出電壓的平均值比較穩(wěn)定而已。

對于流過開關(guān)變壓器初級線圈的電流也不是一個(gè)穩(wěn)定值，一般都是一個(gè)鋸齒波，整流輸出電流也一樣。對LED進(jìn)行恒流驅(qū)動，一般也是指經(jīng)濾波之后，濾波器輸出的電流比較穩(wěn)定，此穩(wěn)定也是指平均值，而濾波器的輸入電流一般都是一個(gè)鋸齒波。

開關(guān)電源開始的第一個(gè)周期一般都認(rèn)為是從開關(guān)管導(dǎo)通算為開始，這主要看你要分析的電路是從哪里切入，如果是指開關(guān)電源的所有電路什么時(shí)候開始工作，這個(gè)可認(rèn)為是從電源開關(guān)一接通就開始工作，如果需要分析各個(gè)點(diǎn)的波形，則必須要取電路中的某個(gè)器件工作的波形作為參考點(diǎn)(或稱同步)。

在開關(guān)電源開始的第一個(gè)周期，一般取樣電路基本上是不工作的，因?yàn)檩敵鲭妷簩V波電容進(jìn)行充電，需要好幾個(gè)周期后才能充電到正常值，只有輸出電壓達(dá)到正常值之后，取樣電路才能正常工作。不過取樣電路沒有正常工作之前，其輸出電壓的絕對值等于0，這也算是誤差信號輸出的一種特殊情況(負(fù)最大值)。在此種情況下，如果開關(guān)電源沒有軟啟動電路，開關(guān)管工作時(shí)，其占空比將很大，很容易使變壓器飽和，并把開關(guān)管損壞。