兩列典型的開關(guān)電源電路分析

　　自激式開關(guān)電源電路

　　電磁爐采用的并聯(lián)型自激式開關(guān)電源多采用分離元件構(gòu)成，如圖6-38所示。

　?。?）功率變換電路

　　功率變換電路的核心元器件是整流堆DB、濾波電容C1、開關(guān)管VT1、開關(guān)變壓器T、啟動(dòng)電阻R2、正反饋元件C2和R4。

　　市電電壓通過(guò)限流電阻R1限流，再經(jīng)整流堆DB橋式整流、C1濾波產(chǎn)生300V直流電壓。300V電壓一路通過(guò)T的一次繞組P1為VT1供電，另一路通過(guò)啟動(dòng)電阻R2限流后為VT1的基極提供啟動(dòng)電壓，使VT1導(dǎo)通，它的集電極電流使P1繞組產(chǎn)生上正、下負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，正反饋繞組P2感應(yīng)出上正、下負(fù)的脈沖電壓，P3、P4繞組感應(yīng)出下正、上負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，因VD2、VD3反偏截止，所以能量存儲(chǔ)在T內(nèi)部。同時(shí)，P2繞組產(chǎn)生的脈沖電壓通過(guò)R4、C2、VT1構(gòu)成回路，使VT1因正反饋雪崩過(guò)程迅速進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。VT1飽和導(dǎo)通后，它的集電極電流不再增大，因電感中的電流不能突變，所以P1繞組產(chǎn)生反相的電動(dòng)勢(shì)，P2～P4繞組相應(yīng)產(chǎn)生反相的電動(dòng)勢(shì)。P2繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)通過(guò)R4、C2使VT1迅速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。VT1截止后，T存儲(chǔ)的能量經(jīng)整流、濾波后向負(fù)載釋放，隨著T存儲(chǔ)的能量釋放到一定的時(shí)候，T各個(gè)繞組產(chǎn)生反相電動(dòng)勢(shì)，于是P2繞組產(chǎn)生的脈沖電壓經(jīng)R4、C2再次使VT1進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，形成自激振蕩。

　　開關(guān)電源進(jìn)入自激狀態(tài)后，P3輸出的脈沖電壓經(jīng)VD2整流、C4濾波，產(chǎn)生12V直流電壓，該電壓除了為它的負(fù)載供電，還經(jīng)三端穩(wěn)壓器IC（LM7805）穩(wěn)壓、C5濾波獲得5V直流電壓，為它的負(fù)載供電。P4繞組輸出的脈沖電壓經(jīng)VD3整流、C7濾波，產(chǎn)生18V直流電壓，為它的負(fù)載供電。

　　由于開關(guān)變壓器T是感性元件，所以VT1截止瞬間，T的P1繞組會(huì)在VT1的集電極上產(chǎn)生較高的脈沖電壓，該脈沖電壓的尖峰值較大，容易導(dǎo)致VT1過(guò)電壓損壞。為了避免這種危害，在P1繞組兩端并聯(lián)VD4、R6、C6組成的尖峰脈沖吸收回路。該電路在VT1截止瞬間將尖峰脈沖有效吸收，從而避免了VT1因過(guò)電壓損壞。

　　（2）穩(wěn)壓控制電路

　　穩(wěn)壓控制電路的核心元器件是開關(guān)變壓器T、整流管VD1、濾波電容C3和穩(wěn)壓管VZ。

　　當(dāng)市電電壓升高或負(fù)載變輕，引起開關(guān)變壓器T各個(gè)繞組產(chǎn)生的脈沖電壓升高時(shí)，繞組P2升高的脈沖電壓經(jīng)VD1整流、濾波電容C3濾波獲得的取樣電壓（負(fù)壓）相應(yīng)升高，使穩(wěn)壓管VZ擊穿導(dǎo)通程度加強(qiáng)，為開關(guān)管VT1的基極提供負(fù)電壓，VT1提前截止，T因VT1導(dǎo)通時(shí)間縮短而存儲(chǔ)能量下降，使開關(guān)電源輸出電壓下降到正常值，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制。反之，穩(wěn)壓控制過(guò)程相反。

　?。?）過(guò)電流保護(hù)電路

　　過(guò)電流保護(hù)電路的核心元器件是整流堆取樣電阻R3、放大管VT2。

　　負(fù)載異常導(dǎo)致開關(guān)管VT1過(guò)電流時(shí)，在取樣電阻R3兩端產(chǎn)生的壓降增大。R3兩端產(chǎn)生的壓降超過(guò)0.7V后，經(jīng)R5限流使VT2導(dǎo)通，致使VT1截止，以免VT1過(guò)電流損壞，實(shí)現(xiàn)過(guò)電流保護(hù)。

　　他激式開關(guān)電源電路

　　他激式開關(guān)電源的開關(guān)管不參與振蕩，振蕩脈沖由單獨(dú)的振蕩電路形成，所以開關(guān)電源的效率更高、穩(wěn)定性更好。因此，他激式開關(guān)電源得到了廣泛的應(yīng)用。VIPer12A構(gòu)成的典型并聯(lián)型開關(guān)電源電路如圖6-39所示。

　　1）功率變換電路

　　功率變換電路的核心元器件是電源模塊VIPer12A，開關(guān)變壓器T，整流管VD3、VD4，濾波電容C4、C3。

　　300V電壓經(jīng)R1限流，再經(jīng)C1濾波后，通過(guò)T的初級(jí)繞組P1加到IC1（VIPer12A）的供電端⑤～⑧腳，該電壓不僅加到開關(guān)管的D極為它供電，而且通過(guò)高壓電流源對(duì)④腳外接的濾波電容C2充電。當(dāng)C2兩端建立的電壓達(dá)到14.5V后，IC1內(nèi)的60kHz脈寬調(diào)制器等電路開始工作，由該電路產(chǎn)生的激勵(lì)脈沖使開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)管導(dǎo)通后，C1兩端的300V電壓通過(guò)P1繞組、開關(guān)管到地構(gòu)成回路，使P1產(chǎn)生上正、下負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，P2、P3繞組被感應(yīng)出下正、上負(fù)的電動(dòng)勢(shì)，由于VD1、VD2反偏截止，所以能量存儲(chǔ)在T內(nèi)部。開關(guān)管截止后，T各個(gè)繞組的電動(dòng)勢(shì)反相，于是P2繞組輸出的脈沖電壓通過(guò)VD1整流、C3濾波產(chǎn)生18V左右電壓，一路通過(guò)VD2取代啟動(dòng)電路為IC1內(nèi)部的控制部分供電，另一路為功率管驅(qū)動(dòng)電路、風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)、振蕩器等電路供電。P3繞組輸出的脈沖電壓經(jīng)VD3整流、C4濾波產(chǎn)生8V左右電壓，再通過(guò)R4限流、C5濾波后，為5V穩(wěn)壓器IC2供電，由它穩(wěn)壓輸出5V電壓。5V電壓經(jīng)C6濾波后為微處理器、操作顯示、指示燈等電路供電。

　　2）穩(wěn)壓控制電路

　　穩(wěn)壓控制電路的核心元器件是電源模塊VIPer12A、穩(wěn)壓管VZ、開關(guān)變壓器T、整流管VD1、濾波電容C3。

　　當(dāng)市電電壓升高或負(fù)載變輕引起開關(guān)電源輸出電壓升高時(shí)，C3兩端升高的電壓使VZ擊穿導(dǎo)通程度加強(qiáng)，經(jīng)R2為IC1③腳提供的誤差電壓升高，被IC1內(nèi)部電路處理后，使開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間縮短，T存儲(chǔ)的能量下降，開關(guān)電源輸出電壓下降到正常值。反之，穩(wěn)壓控制過(guò)程相反。因此，通過(guò)該電路的控制可保證開關(guān)電源輸出電壓不受市電高低和負(fù)載輕重的影響，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制。

　　3）欠電壓保護(hù)

　　當(dāng)VD2或C2擊穿使C2兩端在開機(jī)瞬間不能建立14.5V以上的電壓時(shí)，IC1內(nèi)部的電路不能啟動(dòng);若VD1、VD2開路或T異常為C2兩端提供的電壓低于8V時(shí)，IC1內(nèi)的欠電壓保護(hù)電路動(dòng)作，避免了開關(guān)管因激勵(lì)不足而損壞。另外，IC1內(nèi)部還設(shè)置了過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱保護(hù)電路。