(2)高频开关变换器:该电路是由MOSFET与高频变压器组成,是开关电源的核心部分,我们有变压器的知识可以了解该变换器把直流电变成高频交流电,同时变压器也起到了隔离的作用。
(3)PWM控制电路:包含振荡器、基准电压UREF、误差放大器。我们可以通过脉冲信号的导通和关断时间比值来控制功率开关管的开通和关断。
(4)输出整流滤波电路:我们把通过高频变换器所得到的交流电通过电容电感滤波获得稳定的直流输出电压叫做输入整流电路,滤波电路的作用减小对负载的不利影响,该电路原理和输入整流滤波电路相似。
开关变换器
输入交流 输出直流
图2。1 开关电源基本构成
2。3 开关电源电路常用拓扑结构
由上面我们可以知道开关电源的重要组成部分是高频开关变换器,我们知道不同的高频开关变换器拓扑结构会对MOSFET耐压程度和其他参数产生不同的影响,同时也会对电路的其它部分产生相应的影响。开关电源的开关变换器有很多的拓扑结构,反激式开关电源变化起由Boost-Buck电路结构发展而来,同时其他的拓扑都有其自身的特点和应用场合。在这里分析几种常用的拓扑结构及其原理。
2。3。1 Buck型变换器
图2。2 Buck型电路文献综述
降压斩波电路原理图如图2。2所示。在这个电路里我们使用的是全控器件IGBT图中表示为Q1。二极管D1具有单向导电性,在通过触发脉冲使全控器件关断的时候给负载和电感提供电流通道,被称为续流二极管。该电路在全控器件在输入脉冲驱使下导通之后,电感L1中不断的存储能量,同时电容C1也开始充电,该电容的输出电压 加到负载R1两端使负载有电流流过。这个时候的二极管D1承受的是上正下负的电压。经过IGBT导通 时间以后,IGBT被脉冲信号触发关断以后,电感L1中的电流会不断减小,相当于电源通过二极管给负载提供电能。再来讨论经过了关断时间以后Toff后,控制脉冲信号又使全控型器件IGBT(图中为Q1)导通,接下里就是重复上面的过程。负载电压的平均值为: (2-1)
在上面的式(2-1)中 是高电平时间,是 低电平时间;T是开关管工作周期,D是占空比。我们通过上式分析可以得到该电路只能实现直流电压的降幅值变换即Buck方式。
2。3。2 Boost型变换器
图2。3 Boost型电路
Boost电路(图 2。3)我们称为升压斩波电路。我们在讨论Boost电路工作原理的时候,为了使实验结果达到预期,我们可以假设该电路中L、C值很大,这就保证了电能不会突变。我们分析在全控型开关器件IGBT(图中为Q1)随着导通脉冲触发开通的时候,输入的一定幅值的直流电源V1向电感L1充电,电感L1上的电流基本保持在I1不变,在这个时候电容C1上的电压也向负载R1提供电能。因为电容C的值很大,使C上的电能不突变也就是相当于一个直流电源,保持输出电压u0为恒值,我们把它记为U0。假设全控型开关器件处于导通的时间为Ton,通过计算我们可以得到电感L上积蓄的能量为EI1ton。相反当Q1关断时V1和L1一起为C充电并向负载R1供电。我们假设全控型开关器件关断的时间是toff,通过计算电感L上释放的电能为(UO-E)I1toff。理想条件下其他电子设备不损耗电能的情况下电感L存储的能量与释放的能量应守恒,