串联开关型稳压电路在线视频

开关型稳压电源有两种不同的类型

下边呢 我们就来看

串联开关型稳压电路

首先看电路的组成

和它的工作原理

这就是串联型开关稳压电路

它的基本电路图

这是调整管

注意 我们看这个调整管和负载

是串在一起的

所以呢 称它为串联型的

那在这个电路里边

这个调整管是工作在开关状态

它的基极受一个电压的控制

这个电压呢

除了高电平就是低电平

来控制调整管

要么是饱和导通

要么是处在截止状态

然后我们再来看

在这个电路里边还有一只二极管

它叫做续流二极管

注意看 这是一个电感电容滤波

这个电感是带有磁心的

所以是一个大容量的电感

当这只管子断开的时候

由原来饱和导通到截止

由相当于开关闭合到断开

那么L上要产生感生电动势

来阻止这个电流的消失

因此就续流二极管

给它提供了一个通路

使得这个L的电流

在维持一个原来的方向

LC 就是滤波电路

然后电容上头的电压

就是输出电压

这就是它的基本组成

而在这里不管是调整管

还是那个二极管

它们都工作在开关状态

近似分析的时候

把它们都看成理想开关

所谓理想开关

就是当开关闭合的时候

这个开关上的压降是零

当开关断开的时候

它流过的电流是零

所以下面我们来看它的工作原理

说如果给调整管的b极加高电平

那这时候调整管就导通了

这个地方加高电平

足以使得它饱和导通

所以 这儿有讲究的 是吧

得幅值足够大

那这时候这个里头的电路

等效的电路就可以是这样的

就是这只三极管相当于开关闭合

而一旦三极管相当于开关闭合

那么二极管所承受的电压

就是输入的这个电压

上边是正下边是负

上边是正下边是负

于是二极管就是截止的了

然后我们可以看到

这个U_I就会对这一部分电路

对它来讲就是一个储能的

这样的一个过程

所以呢 就是三极管饱和导通

二极管截止

那么 u_E近似的就是U_I

L在这时候储能

然后C呢就充电了

当然要注意

这里头也可能C还放电

那么在这个过程里边

就要看这些电压之间的关系了

我们不用研究的那么细致

我们知道这时候

L储能C充电

就可以了解它基本的工作原理

这是一种情况

就是三极管在外边电压的控制下

u_B=U_H使它饱和导通

那下面我们再看

如果你给基极是一个低电平

足以使得它截止了

于是这时候电路不一样了

三极管就断开了

一旦它断开我们知道

这个感生电动势的方向

应该维持着原来它电流的方向

于是在这儿感生电动势的方向

就是左边是负右边是正

那么它作为一个电动势

那这时候回路会产生电流

这个续流二极管就起作用了

这时候它承受的正向的电压

从而产生回路电流

也就是说调整管的基极

加低电平的时候

调整管截止而二极管导通了

那这时候的u_E就是负的U_D

就是二极管的导通电压

二极管的导通电压

L就释放能量

而这时候C呢 同时也放电

我们看到就是不管是

u_B给了高电平还是低电平

负载上所获得的

电流方向是一样的

它是一个直流的一个电压

那么我们分析一下

它们的工作的波形

这个呢就是在u_B所加的矩形波

来控制调整管什么时候导通

什么时候截止

我们设在一个周期里边

它的导通时间是T_on

截止时间是T_off

那么对应的e端的这个电位

就是这儿之间的

这个电压是什么呢

当它导通的时候我们就认为

说这个U_I全部的

传递到了这个e端

所以导通这一部分这就是U_I

这是把晶体管

把调整管理想化之后

而一旦晶体管截止了

二极管导通e端所得到的电位

是一个负的U_D

是一个负的二极管的导通压降

然后对应着u_B就有u_E的

这样的一个波形存在

而我们前面学过了LC

它的滤波电路

那这时候U_O得到的平均值

就是对于这个滤波电路

LC滤波电路输入电压的平均值

所以我们在这儿就去求平均值

那么U_O的平均值近似的是T 注意

T分之T_on

就是它导通的时间

乘上那个U_I

再加上它截止的时间

那一段乘上-U_D

那么近似的就等于占空比乘上U_I

就是因为这负U_D数值很小

而U_I数值大

所以我们把后边的部分

把它忽略掉

就得到了 是占空比乘上U_I

这就是得到了

这个电路的输出的电压

那么在这里关键技术是什么呢

就是开关电源这样一个思想

很早就有了

那么实现是这些年来

就是它用的越来越多

尤其是这个数字化的今天

那么在数字系统和数字电路里边

基本上都用开关电源

那它的关键技术就在于

又得是大功率管又得是高频管

我们在学管子的时候曾经讲到过

管子的结面积

决定了这个管子本身

它的结电容

而大功率管它结面积就要大

所以它的结电容就大

结电容就大

它的上限截止频率就会低

因此做大功率的

而且是高频的管就成为

在制作工艺里边的一个难题

那当然现在已经解决了

再有呢 就是要高质量的磁性材料

因为在输出你要得到

一个很平缓的

这样的一个直流电压

那这个滤波的电感应该比较大

如果还是用原来铁芯来做的话

那就很笨重了

所以需要高质量的磁性材料

使得这个电感能是一个

比较大的电感

这样才能得到很好的滤波的效果

当然现在这个问题也解决了

那它的稳压的原理

应该是怎么样的呢

如果某种原因

使得输出电压升高了

使得它高了 我要让它降回来

从它表达式上我们就知道

你应该减小占空比

反之如果输出电压

因为某种原因

因为负载或者电网电压波动

它降低了

那么你就应该增大占空比

这样才能使得这个输出的电压

是一个稳定的电压

也就是说这个电路如果光是这样

它不是一个稳压电源

那么怎么才能稳压呢

我们来看它的稳压原理

就是在这儿加一个控制

这种控制叫做脉冲宽度

调制式的一个控制

那它的办法就是U_O增大了

就减小它导通的时间

减小占空比 从而U_O减小

使得输出电压基本稳定

那么 PWM这样的一个电路

是有现成的集成电路卖的

那它里边的电路

是什么样的电路呢

那大家可以想象

因为你要控制这个地方

那它一定有一个

矩形波的发生电路

而且这个矩形波

你还要能够改变它的占空比

所以在这个电路里边

要比串联型稳压电路里边

比较放大器那一部分

它要复杂的多

里边基本上是矩形波-

三角波发生电路

还得有比较器

至少有这样一些部分

你才能够做到上边这样一种效果

关于这一部分呢

大家可以看有关资料里边

有对内部电路的一些分析

当然 我们可以看到

既然里边要有

矩形波发生电路什么的

那它自己本身

还是需要有一个电源供电

只不过这个电源

可能是一个很小功率的

它就能够正常工作了

稳压的这样一种方式

还有其它类型的控制方式

比如说脉冲频率调制式

也就是说当这U_O增大的时候

我要让它的频率下降

也就是它的周期上升

但是脉宽不变

那么它的占空比也会下降

输出电压也会下降

当输出由某种原因下降的时候

这里面所有的箭头

都调一个方向

还有一种呢从稳压这个角度

更好的就是混合调制式

当这电压升高的时候

一方面我们使得周期增大

一方面我们使导通时间减小

双管齐下从而使得占空比减小

使得输出电压降低

从而使得输出电压得到稳定

从前面的分析我们可以看到

说串联开关型稳压电路当中

它的输出电压

一定是小于输入电压的

所以这种电路也称为降压型电路