自激式开关电源电路原理

自激式开关电源是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,此类开关电源占有量不多,结构也不是太复杂,下面以图5-1所示电路简要进行说明。识图时,应注意以下几个要点。
自激式单管开关电源中的开关管既可以采用三极管,也可以采用场效应管,这里采用的是三极管。开关管vt513起着开关及振荡的双重作用,省去了控制电路(一般没有专用电源控制芯片)。自激振荡的过程如下。
接通电源后,220v市电电压经vd503~vd506整流、c507滤波,在滤波电容c507两端得到近300v直流电压,通过开关变压器t511的3-7绕组加到开关管vt513的集电极。同时该电压还经启动电阻r520~r522、r524为vt513的基极提供启动电流,使vt513导通。t511绕组3-7中有电流通过并感应出3正、7负的感应电压,同时1-2反馈绕组也感应出1正、2负的正反馈电压,该电压经r519、c514、r524加至vt513的基极,使vt513迅速饱和导通。随着c514充电电压的升高,vt513基极电位逐渐变低,致使vt513退出饱和区,厶开始减小,在t511的1-2绕组感应出1负、2正相位相反的电压,使vt513迅速截止。vt513截止后,t511的1-2绕组中没有感应电压,300v直流供电输入电压又经r520~r522给c514反向充电,逐渐提高vt513基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。
从开关变压器t511的同名端(t511中的小圆点)可以看出,这是一个反激型开关电源,也就是说,当开关管vt513导通时,开关变压器t511的3-7 -次绕组感应电压为3正、7负,而二次绕组11-12感应电压为11正、12负,整流二极管vd552处于截止状态,在一次绕组3-7中储存能量。当开关管vt513截止时,变压器t511 -次绕组3-7中存储的能量,通过二次绕组及vd552整流和电容c561滤波后向负载输出。
自激式单管开关电源的启动电阻一般由几只电阻组成(如本例中的r520—r522),启动电阻的一端一般接300v直流端,另一端接开关管的基极,以便为开关管提供基极电流。
自激式开关电源与他激式开关电源相比,稳压控制原理是一致的,都是通过控制开关管的导通时间来实现稳压的。稳压电路的形式也是一致的,既有直接取样稳压电路,又有间接取样稳压电路。
需要说明的是,自激式开关电源由于没有电源控制芯片,因此,稳压电路元器件较多,电路稍复杂,对于本例,稳压电路主要由vt553、vd561、r552、rp551、r553、vt511.ic、vt512及周边元器件组成,取样方式为直接取样,具体稳压过程如下。
当由于负载变轻等原因使开关电源输出电压120v上升时,取样电路r552、rp551、r553的分压增高,误差放大管vt553的基极电位上升,由于发射极被vd561钳位,于是vt553的集电极电位降低,流过光电耦合器ic内发光二极管的电流增大,发光强度增大,导致其中光敏三极管集电极、发射极间电阻减小,即开关管vt511的基极、集电极间电阻下降,使vt511的基极电位下降,集电极电压升高,使vt512导通量增大,开关管vt513的基极被分流,控制开关管vt513导通时间减小,即vt513提前截止(脉宽减小),输出电压下降。反之则结果相反。
自激式开关电源一般不采用开关电源控制芯片,其保护电路一般也由分立元器件组成,本例中,设有以下保护电路。
(1)市电输入电压过高保护
该保护电路由vd518、vd519、r523及vt512组成。市电电压正常时vd518、vd519对vt512工作状态没有影响;当市电电压过高时,300v电压升高,变压器t511的3~7绕组的电流将增大,反馈绕组1端感应的正电压随之升高,当1端电压升到一定值时,通过vd518使vd519工作在击穿状态,此时,t511的1端正反馈电压经vd518、vd519、r523和vt512的发射极短路到地,使正反馈停止,vd513停振,从而起到市电电压过压保护的作用。
(2)电源电路输出电压过压保护
当120v主电压输出过高时,负载电压使光电耦合器ic发光二极管发光强度大增,使光敏三极管集电极、发射极间电阻大大降低,从而使vt512饱和导通,导致vt513的基极接地而停振,电源无输出。

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