簡化離線式開關電源的設計

開關電源的使用日益普及,電視機、機頂盒和錄像機均采用這種方式供電,移動電話充電器、PDA(個人數字助理),甚至一些電動牙刷都采用開關電源。 　　與傳統的線性電源相比,開關電源具有許多優點。在通常情況下,如果只需要一個直流輸出,采用一個變壓器、整流器和濾波電容就可構成線性電源。有時,可采用一個線性穩壓器提供穩壓輸出。這種系統的主要優點是簡單,所以成本通常較低。而開關電源通常結構復雜、價格昂貴,所以線性電源獲得了廣泛應用。表1列出了兩種系統的優點和缺點。

表1線性與開關電源對比

　　開關電源電路有許多種,但最常見的是反激式轉換器,其原理如圖1所示,電源輸入首先經過整流,然后濾波,接下來經過變壓器和初級開關,以及初級控制器;這個控制器根據反饋信號來改變開關的占空比,反饋信號是由次級反饋而來。

　盡管可采用電感器,但所示設計采用的是未隔離的變壓器。隔離設計在離線設備中更為常見,在離線設備中,變壓器具有隔離作用,可方便地實現占空比調整。反激式開關電源可在非連續導通和連續導通兩種模式下工作,不連續導通模式如圖2所示。Ilm和Vlm是變壓器磁化電感通過的電流和施加的電壓。

表2開關電源的兩種導通模式

　　當開關閉合時,電壓施加在變壓器初級的兩端,因為此時次級二極管是截止的,變壓器所起的作用就像電感器。經過初級線圈的電流會上升,同時能量儲存在磁通量中。當開關斷開時,次級二極管導通,電流通過次級時會下降,因為能量被轉換至次邊大容量電容器。如果電流經過磁化電感區后降至零,這是不連續導通模式。如果磁化電流未降至零,如圖3所示,則系統以連續導通模式工作。