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开关型直流稳压电源-学习指导与习题解答

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-6 开关型稳压电路示意图图5-7 开关型稳压电路UI、UD、UO波形③LC滤波器：工作原理如图5-8所示。图5-8 滤波器工作示意图a）充电阶段 b）放电阶段开关型稳压电路中的LC滤波器是对高频脉冲波滤波。正激式是在开关元件导通时传递能量，反激式是在开关元件截止时传递能量。表5-1为开关型稳压电源与串联型线性稳压电源性能比较。

1.工作原理

（1）组成：开关元件、控制电路和LC滤波器。

（2）工作原理：示意图如图5-6所示。

①开关元件：由功率晶体管或功率MOSFET担任，工作在饱和导通或截止状态，开关元件饱和导通时，U_D=U_I；截止时，U_D=0。

②控制电路：根据输出电压的高低组成闭环控制系统。因此，U_D为矩形脉冲波，其包络线为输入电压U_I。此矩形脉冲再经过LC滤波器，得到比较平滑的直流电压，如图5-7所示。

图5-6 开关型稳压电路示意图

图5-7 开关型稳压电路U_I、U_D、U_O波形

③LC滤波器：工作原理如图5-8所示。开关元件导通时，L和C充电储能，同时负载R_L中有电流流过；开关元件截止时，L和C中储能向负载放电，二极管VD提供放电时的电流通路，称为续流二极管。显然，输出电压U_O的大小与一个周期中开关元件导通的时间t_on成正比。

图5-8 滤波器工作示意图(www.chuimin.cn)

a）充电阶段 b）放电阶段

开关型稳压电路中的LC滤波器是对高频脉冲波滤波。因此，较小的LC元件即能达到很好的滤波效果。

（3）输出电压：（T为矩形脉冲周期，q称为矩形脉冲的占空比）

2.分类

（1）按开关元件连接方式，可分为串联型和并联型，串联型属降压型变换，并联型属升压型变换。

（2）按电压控制方式，可分为脉宽调制型（PWM）和频率调制型（PFM）。PWM是在开关元件开关周期不变条件下，改变导通脉冲宽度，从而改变占空比q，改变输出电压U_O；PFM是在开关元件导通脉冲宽度不变的条件下，改变开关元件工作频率，从而改变占空比q，改变输出电压U_O。

（3）按开关元件传递能量方式，可分为正激式和反激式。正激式是在开关元件导通时传递能量，反激式是在开关元件截止时传递能量。

3.开关电源与线性电源性能比较

与串联型线性电源相比，开关电源的主要优点是效率高；调整管功耗低，不需要较大的散热器；用轻量的高频变压器替代笨重的工频变压器，体小量轻。表5-1为开关型稳压电源与串联型线性稳压电源性能比较。

表5-1 开关电源与线性电源性能比较