高效节能的开关式稳压电路：结构复杂但实用性强

在串联式稳压电路中，调整管工作在放大状态，是一个与负载串联的自动分压器，整流、滤波电路输出功率的多余部分要由调整管分担消耗，因此串联式稳压电路具有效率低、调控范围小的缺点。若让调整管工作在开关状态，通过控制调整管的开关频率或导通时间来稳定输出电压，就可以降低调整管的消耗，提高电源效率。这种稳压方式称为开关式稳压电源。

1.开关稳压电源的基本结构

串联式开关稳压电源的基本结构如图6-14所示。图中VT是开关管，工作状态受控于基极控制脉冲信号u_k。控制脉冲信号u_k来自控制电路，控制电路受控于输出电压U_o，VD是续流二极管，L是扼流电感器，C₁和C₂分别是输入、输出两级滤波电容器。

图6-14 串联式开关稳压电源

由于VT工作在开关状态，从VT发射极输出的就不再是连续的直流，而是脉冲，由续流二极管VD、扼流电感L和C₂组成的滤波、续流电路负责滤除其中的交流成分，还原为直流输出U_o。因此，开关稳压电源的核心部分是一个工作在开关状态的逆变器，把直流电逆变为高频脉冲式交流电。开关式稳压电源实际是一种变频技术，先把低频的正弦交流电整流为直流电，再通过开关变频为高频脉冲电流，而后再经整流、滤波，成为负载所需的稳定输出电压。

2.逆变器电路

逆变器电路是开关稳压电源的核心，利用高反压晶体管做开关管，可以承受220V交流电整流、滤波后的310V直流电压，省去笨重的电源变压器，而在逆变器后面使用轻小的脉冲变压器降压，再整流、滤波得到所需的稳压输出。由于这种电源不使用笨重的大体积铁心变压器，总体重量轻、体积小，在很多小型电源（如各种手机充电器）中被广泛使用。

开关电源的逆变器有单管和双管半桥式两种。

（1）单管式逆变器 单管式逆变器的结构如图6-15所示。

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图6-15 单管式逆变器的结构

全波桥堆UR和滤波电容C₁构成了电源的输入整流、滤波部分，直接对220V交流电整流、滤波，输出310V直流电；两条竖点划线之间部分为逆变器，VT为开关管，在基极脉冲电压u_B（f>30kHz）的驱动下将直流逆变为的脉冲交流，T为脉冲变压器，对脉冲交流给以降压；VD、C₂、L、C₃组成输出整流、滤波电路，为R₂输出稳定电压。

u_B由专设的脉冲振荡器提供，u_B的频率或脉冲宽度由输出电压按负反馈方式控制。控制频率的叫调频式，控制脉宽的叫调宽式，实用开关电源多采用调宽式。

（2）双管半桥式逆变器。双管半桥式逆变器的结构如图6-16所示。

图6-16中省略了整流电路，C₁和C₂为输入整流电路的分压结构的滤波电容，与开关管VT₁和VT₂组成一个桥式结构，整流电路为电桥输入直流电压，电容和开关管各为半个桥，电路因此而得名；T为脉冲变压器，一次绕组N_P为桥路的输出负载，N_S1、N_S2为二次绕组，VD₁、VD₂、L、C₃组成全波低压整流滤波电路，为负载R_L提供输出电压U_o。

图6-16 双管半桥式逆变器的结构

VT₁和VT₂分别在u_B1和u_B2的驱动下做交替式开关动作。VT₁导通、VT₂截止时，经VT₁、N_P形成C₁放电、C₂充电的通路，在脉冲变压器二次绕组N_S1形成正向脉冲电压u₂₁。VT₁截止、VT₂导通时，经N_P、VT₂形成C₂放电、C₁充电的通路，在脉冲变压器二次绕组N_S2形成反向脉冲电压u₂₂。

VT₁、VT₂的导通时间与驱动信号u_B1、u_B2的脉冲宽度对应，而脉冲电压u₂₁、u₂₂的有效值与VT₁、VT₂的导通时间成正比，所以，改变脉冲驱动信号u_B1、u_B2的脉宽，即可调整输出电压的高低。

开关式稳压电源虽有效率高、重量轻、体积小等多种优点，但实用的电路结构都较为复杂，不宜空载检测、检修，要加假负载。检修顺序：交流熔丝、输入整流、开关管、保护电路、振荡电路。