全面解析开关电源基本原理及反激、正激类型
出处:网络整理 发布于:2025-08-13 15:35:54 | 178 次阅读
单端反激式电源
单端反激式开关电源电路如图 1 所示。“单端” 意味着高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧;“反激” 则表示当开关管 VT1 导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,此时整流 VD1 处于截止状态,能量会在初级绕组中储存起来。而当开关管 VT1 截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,会通过次级绕组及 VD1 整流和电容C滤波后向负载输出。

图 1 单端反激式开关电源电路
这种电源电路成本较低,输出功率范围为 20 - 100W。然而,它输出的纹波电压较大,外特性较差,适用于相对固定的负载。在一些对电源成本敏感且负载相对稳定的小型电子设备中,单端反激式开关电源得到了广泛应用,例如小型充电器、LED 驱动电源等。
单端正激式开关电源
单端正激式开关电源的电路如图 2 所示。从形式上看,它与单端反激式电路相似,但工作情形却有所不同。当开关管 VT1 导通时,VD2 也导通,此时电网会向负载传送能量,同时L会储存能量;当开关管 VT1 截止时,电感L会通过续流二极管 VD3 继续向负载释放能量。
该电源输出功率范围较大,可输出 50 - 200W的功率。不过,其电路的变压器结构复杂,体积也较大,因此在实际应用中相对较少。但在一些对功率要求较高且对体积要求不是特别苛刻的场合,如工业控制电源、通信电源等,单端正激式开关电源仍有一定的应用。
自激式开关稳压电源
自激式开关稳压电源的电路如图 3 所示。它是利用间歇振荡电路组成的开关电源,是目前广泛使用的基本电源之一。与单端反激式开关电源类似,由变压器T的次级绕组向负载输出所需的电压。在自激式开关电源中,开关管起着开关及振荡的双重作用,省去了控制电路。由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,该电路具有输入和输出相互隔离的优点。

图 3 自激式开关稳压电源电路
这种电路不仅适用于大功率电源,也适用于小功率电源。在一些对成本和体积要求较高的场合,如手机充电器、小型数码产品电源等,自激式开关稳压电源得到了广泛应用。
推挽式开关电源
推挽式开关电源的电路如图 4 所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管 VT1 和 VT2,这两个开关管在外激励方波信号的控制下交替导通与截止,在变压器T次级绕组得到方波电压,经整流滤波后变为所需的直流电压。

图 4 推挽式开关电源电路
推挽式开关电源的优点是两个开关管容易驱动,电路的输出功率较大,一般在 100 - 500W范围内。在一些对功率要求较高的场合,如服务器电源、大功率音响电源等,推挽式开关电源得到了广泛应用。
降压式开关电源
降压式开关电源的电路如图 5 所示。这种电路使用的元件较少,与下面介绍的升压式和反转式开关电源一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。

图 5 降压式开关电源电路
降压式开关电源的工作原理是通过控制开关管的导通和截止时间,将输入电压降低到所需的输出电压。它在电子设备中应用广泛,如计算机主板上的电压转换模块、手机充电器中的降压电路等。
升压式开关电源
升压式开关电源的电路如图 6 所示。当开关管 VT1 导通时,电感L会储存能量;当开关管 VT1 截止时,电感L会感应出左负右正的电压,该电压会叠加在输入电压上,经二极管 VD1 向负载供电,使输出电压大于输入电压,从而形成升压式开关电源。

图 6 升压式开关电源电路
升压式开关电源在一些需要将低电压转换为高电压的场合中得到了广泛应用,如锂电池供电的设备中,需要将电池电压升高到适合设备工作的电压;在 LED 照明系统中,也经常使用升压式开关电源来驱动高亮度的 LED 灯。
反转式开关电源
反转式开关电源的电路如图 7 所示,这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管 VT1 之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。

图 7 反转式开关电源电路
反转式开关电源具有很强的适应性,能够在输入电压变化较大的情况下稳定输出电压。在一些对电源适应性要求较高的场合,如汽车电子设备、太阳能充电系统等,反转式开关电源得到了广泛应用。
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