開關穩壓電源的結構

    圖1畫出了開關穩壓電源的原理圖及等效原理框圖，它是由全波整流器，開關管V，激勵信號，續流二極管Vp，儲能電感和濾波電容C組成。實際上，開關穩壓電源的核心部分是一個直流變壓器。這里我們對直流變換器和逆變器作如下解釋。
    逆變器，它是把直流轉變為交流的裝置。逆變器通常被廣泛地應用在采用電平或電池組成的備用電源中。
 
    直流變換器，它是把直流轉換成交流，然后又把交流轉換成直流的裝置。這種裝置被廣泛地應用在開關穩壓電源中。采用直流變換器可以把一種直流供電電壓變換成極性、數值各不同的多種直流供電電壓。

    開關穩壓電源的優點

    [1].功耗小，效率高。在圖1中的開關穩壓電源電路中，晶體管V在激勵信號的激勵下，它交替地工作在導通—截止和截止—導通的開關狀態，轉換速度很快，頻率一般為50kHz左右，在一些技術先進的國家，可以做到幾百或者近1000kHz。這使得開關晶體管V的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達到80%。 

    隨著半導體技術和微電子技術的高速發展，集成度高、功能強大的大規模集成電路的不斷出現，使得電子設備的體積在不斷地縮小，重量在不斷地減輕，所以從事這方面研究和生產的人們對開關穩壓電源中的開關變壓器還感到不是十分理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的開關變壓器或者通過別的途經取**關變壓器，使之能夠滿足電子儀器和設備微小型化的需要，這是從事開關穩壓電源研制的科技人員目前正在克服的一個困難。    開關穩壓電源的效率是與開關管的變換速度成正比的，并且開關穩壓電源中由于采用了開關變壓器以后，才能使之由一組輸入得到極性、大小各不相同的多組輸出。要進一步提高開關穩壓電源的效率，就必須提高電源的工作頻率。但是，當頻率提高以后，對整個電路中的元器件又有了新的要求。例如，高頻電容、開關管、開關變壓器、儲能電感等都會出現新的問題。進一步研制適應高頻率工作的有關電路元器件，是從事開關穩壓電源研制科技人員要解決的第二個問題。    工作在線性狀態的線性穩壓電源，具有穩壓和濾波的雙重作用，因而串聯線性穩壓電源不產生開關干擾，且波紋電壓輸出較小。但是在開關穩壓電源中的開關管工作在開關狀態，其交變電壓和電流會通過電路中的元件產生較強的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾就會污染市電電網，影響鄰近的電子儀器及設備的正常工作。隨著開關穩壓電源電路和抑制干擾措施的不斷改進，開關穩壓電源的這一缺點得到了一定的克服，可以達到不妨礙一般的電子儀器、家用電器的正常工作的程度。但是在一些精密電子儀器中，由于開關穩壓電源的這一缺點，卻使它得不到使用。所以，克服開關穩壓電源的這一缺點，進一步提高它的使用范圍，是從事開關穩壓電源研制科技人員要解決的第三個問題。    [2] 國內發展情況    我國的晶體管直流變換器及開關穩壓電源研制工作開始于60年代初期，到60年代中期進入實用階段，70年代初期開始研制無工頻降壓變壓器開關穩壓電源。1974年研制成功了工作頻率為10kHz、輸出電壓為5V的無工頻降壓變壓器開關穩壓電源。近10多年來，我國的許多研究所、工廠及高等院校已研制出多種型號的工作頻率在20kHz左右，輸出功率在1000W以下的無工頻降壓變壓器開關穩壓電源，并應用于電子計算機、通信、電視等方面，取得了較好的效果。工作頻率為100kHz—200kHz的高頻開關穩壓電源于80年代初期就已開始試制， 90年代初期就已試制成功。目前正在走向實用階段和再進一步提高工作頻率。許多年來，雖然我國在無工頻降壓開關穩壓電源方面作了巨大的努力，并取得了可喜的成果，但是，目前我國的開關穩壓電源技術與一些先進的國家相比仍有較大的差距。此外，這些年來，我國雖然把無工頻變壓器開關穩壓電源的工作頻率從數十kHz提高到了數百kHz，把輸出功率由數十瓦提高到了數百瓦甚至數千瓦，但是，由于我國半導體技術與工藝跟不上時代的發展，導致我們自己研制和生產出的無工頻變壓器開關電源中的開關管大部分采用的仍是進口的晶體管。所以我國的開關穩壓電源事業要發展，要趕超世界先進水平，最根本的是要提高我國的半導體技術和工藝。  開關穩壓電源的種類    現在，電子技術和應用迅速地發展，對電子儀器和設備的要求是：性能上，更加安全可靠，在功能上，不斷地增加。在使用上自動化程度越來越高。在體積上，要日趨小型化。這使采用具有眾多優點的開關穩壓電源就顯得更加重要了。所以，開關穩壓電源在計算機、通信、航天、彩色電視等方面都得到了越來越廣泛的應用，發揮了巨大的作用，這大大促進了開關穩壓電源的發展，從事這方面研究和生產的人員也在不斷地增加，開關穩壓電源的品種和類型也越來越多。下面的組圖給出了各種類型開關穩壓電源的原理圖。  

    振蕩頻率保持不變，通過改變脈沖寬度來改變和調節輸出電壓的大小，有時通過取樣電路、耦合電路等構成反饋閉環回路，來穩定輸出電壓的幅度。

    用開關晶體管把直流變成高頻標準方波，電路形式類似于他激式。

    儲能電感并聯在輸入與輸出電壓之間，電路形式如圖4所示。

    使用兩個晶體管，將其連接成推挽功率放大器形式。這種電路的特點是開關變壓器必須具有中心抽頭，電路形式如圖12。 

    使用四個開關晶體管，將其連接成全橋形式。它的特點是輸出的功率比較大。其電路形式如圖13。