開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路

為解決線性型穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點，研制了開關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達90%以上，造價低，體積小?，F(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點是紋波較大，用于小信號放大電路時，還應(yīng)采用第二級穩(wěn)壓措施。

1. 串聯(lián)它激式單端降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源

開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖1的電路加以說明。它由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準源等部分構(gòu)成。

圖1 開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖

三角波發(fā)生器通過比較器產(chǎn)生一個方波u02，去控制調(diào)整管的通斷。當調(diào)整管導通時，向電感充電。當調(diào)整管截止時，必須給電感中的電流提供一個泄放通路。續(xù)流二極管D即可起到這個作用，有利于保護調(diào)整管。根據(jù)電路圖的接線，當三角波的幅度小于比較放大器的輸出u01時，比較器輸出高電平，(輸出波形中電位水平高于高電平最小值的部分，對方波而言，相當方波存在的部分)。對應(yīng)調(diào)整管T的導通時間為ton;反之為低電平，(輸出波形中電位水平低于低電平最大值的部分，對方波而言，相當方波不存在的部分)。對應(yīng)調(diào)整管T的截止時間為toff 。

為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負反饋方式引入反饋，以確定基準源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，UF增加，比較放大器的輸出u01減小，比較器方波輸出toff增加，調(diào)整管導通時間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。

各點波形見圖2。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出電流iL為鋸齒波，趨于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。

忽略電感的直流電阻，輸出電壓UO即為uE的平均分量。于是有

δ稱為占空比，方波高電平的時間占整個周期的百分比。在輸入電壓一定時，輸出電壓與占空比成正比，可以通過改變比較器輸出方波的寬度(占空比)來控制輸出電壓值。這種控制方式稱為脈沖寬度調(diào)制(PWM)。

圖2 開關(guān)電源波形圖

由以上分析可以得出如下結(jié)論：

①　調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，電源效率大為提高;

②　調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出，必須在輸出端加濾波器;

③ 　可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值;

④　 在許多場合可以省去電源變壓器;

⑤　 由于開關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體積可大大減小。