稳压电源属于线性稳压电路,电路中的调整管工作在放大区。而开关型稳压电路的调整管工作在开关状态,一般以(10~100)khz的调制频率快速地工作于饱和区和截止区。当管子截止时,尽管电压较高,而电流为零;当管子饱和时,尽管电流较大,而管压降很小。通常只要考虑管子的高频开关损耗。因此,管子功耗小,其效率很高(80%~90%以上)。
串联型开关电源:
电路由开关调整管(t)、续流滤波环节d和l-c2、控制环节(a、r1-r2、vref)三个部分组成。续流滤波环节的作用是将调整管输出的开关脉冲电压波形加以平滑,变成平稳的直流输出电压。
由于这个电压是不稳定的,因而必须通过输出取样,反馈控制调整管的饱和与截止时间,使输出电压自动进行调节。
设比较放大器输出电压vf<0。在三角波信号电压vs>vf期间,比较器输出负电位,vb=-vom。反之,在vs<vf期间,vb=+vom,由此可得vb为矩形脉冲。当vf变动时,vb波形的脉宽ton和占空比q(=ton/t)随着改变。
当vb=+vom时,调整管t饱和导通,il=ie,并在l中储能。t的发射极电位为ve=vi-vces≈vi,而当vb=-vom时,调整管t截止,ie=0。此时,电感l释放储能,其反电势使二极管d导通,il=id,所以负载上继续有电流通过,续流二极管d的名称由此而得。此时,t的发射极电位ve=-vd≈0。若忽略l中的直流电阻,则输出直流电压vo即为ve的平均分量。
,q为发射极脉冲占空比。
当vi一定时,vo与占空比q成正比。当滤波器的参数l和c不是足够大时,输出电压将出现一定的纹波,其基波频率与三角波的频率相同。
稳压过程如下:当输出直流电压vo下降时,取样电压fvo随着减小,所以|vf|减小。由图(a)可见,此时调整管t的导通时间ton增加,所以vb波形的占空比q增大,这使vo增大,由此可弥补vo的减小。而当vo因某种原因增大时,反馈控制的结果将使vb波形的占空比q减小,从而使vo下降,以弥补vo的增大。可见这种开关电源的稳压过程是通过改变vb波形的脉宽(或占空比)来实现的,因而称为脉宽调制(pwm)型开关电源。