开关电源电路分析
开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。因为开关三极管总是工作在“开” 和“关” 的状态，所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频干扰，电路复杂不易维修等。
开关电源一般包括四要素：整流滤波、起动电路、正反馈电路和稳压电路。
开关式稳压电源具有转换效率高、耗电省、稳压范围宽、体积小和重量轻等特点。为此，在彩色电视机电路中得到广泛应用。电视机的开关电源有多种形式，但串联式脉冲宽度调制型开关稳压电源应用较为广泛。
下面以此种电路为例来分析。
一、工作原理及主要参数
1.电路组成及工作原理
串联型开关稳压电源的基本形式如图1所示。图中,V为开关管,VD为续流二极管,L为储能电感线圈,CL为滤波电容,RL为负载电阻。
图1 串联型开关电源原理图
其稳态工作过程可作如下分析:
设开关管V 在T1期间导通,T2期间截止,周期性地变化,则其工作周期为T=T1+T2,见图4―57(a)。由于负载RL 端电压为Uo,所以负载功率为Po=U2o/RL,负载电流为Io=Uo/RL 。
2. 主要参数及其计算
(1)占空比δ的确定。当开关电源达到稳态工作时,电路处于平衡状态。开关管V 导通期间的电流增量ΔiL1和截止期间的电流减小量ΔiL2应相等,即有:
11()()i o o o i
i o U U T U T L L
U U TU U T
--===δδδ (2)平均电流IL 及L 的确定。由于负载与电感L 是串联的,因此电感中的平均
电流即为负载电流Io,故有 L o
I I =
当Ui 和Uo 确定后,由式(4―28)和式(4―30)δ、Io 也随之确定。 L 的最小值以Lmin 表示,则 2
min
1(1)2o o
U T L P δ-=
(3)滤波电容CL 的确定。L 中的电流iL 是包含有三角波的脉动电流,因此应在负载RL 两端并联CL,以滤除纹波。
一般选取RLCL >> T 即可满足要求。因一般彩电开关电源中选取T=64μs,负载端滤波电容一般选200μF 左右即可。
二、 串联式脉宽调制型开关电源电路分析
图2 开关电源实用电路
该电路由电源整流滤波、开关调整级、脉冲整流滤波级、误差放大和脉宽控制级等组成。各电路构成一个闭环反馈控制系统。
串联式脉宽调制型开关电源的基本稳压工作过程如下：电网的交流电压经整流滤波送开关调整电路，由其变换为频率较高的脉冲电压，此电压再由整流滤波变为直流Uo 输出。为了保证输出Uo 稳定，系统中加有反馈控制电路，此电路主要由误差放大器实现，它将输出Uo 和基准电压进行比较，提取二者的误差并进行放大返送至开关调整电路以改变开关导通时间，即改变其输出脉冲宽度，从而保持Uo 基本稳定。
1. 整流滤波电路
消磁 整流
取样、比较放
大
滤波
可控脉宽振
荡 来自行输出
变压器的逆
程脉冲
220V 电网电压经电源开关S801,保险丝F801,加至互感滤波器T801。互感滤波器的作用是滤除进入电网的干扰脉冲,同时也滤除机内窜入电网的传导干扰。
2. 开关调整及间歇振荡电路
图3 开关调整电路原理图
3.误差放大及稳压控制电路
误差放大器是由厚膜集成电路STR —5412中的V3、VD1、R2、R3和R4构成,如图4所示。其中,R2、VD1构成基准电源;R3、R4对输出电压进行分压取样;二者在V3发射结进行比较,在其集电极输出放大了的误差电压。
4. 自动消磁(ADC)电路
地磁和杂散磁场会对彩色显像管的三条电子束产生附加偏转,影响彩色显
开关变压器
V1
在STR-5412内
像管的色纯和会聚。为了消除这种影响,必须加专门的消磁电路来进行消磁。
串联式开关电源的储能电感和负载对于输入电压是串联连接的，故机芯底盘带电，在调试和维修时需加接1：1隔离变压器。
三、开关电源技术的发展动向
开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源
四、开关电源用途
开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域。
五、总结
通过几个月的《电视原理与现代电视系统》的学习，我们不仅了解了这一门学科，掌握了关于电视机原理与电视维修的一些知识，还通过陈松老师的引导，认识到在大学的学习中，首先要先找准自己的方向，根据自己的实际情况选择性的学习一些课程，做到因材施学，另外注重动手能力的培养，争取在走出校门之时，都能有所收获。
