1、單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源的實(shí)際應(yīng)用電路
單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源的實(shí)際應(yīng)用電路如圖2-6所示。該電路為早期典型的單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn) 壓電源電路，其輸出電壓為−12v，輸出電流為5a。當(dāng)輸入電網(wǎng)電壓為220v/50hz時(shí)，電路中的開關(guān)k就置于b的 位置；當(dāng)輸入電網(wǎng)電壓為110v/60hz時(shí)，電路中的開關(guān)k就置于a的位置。
2、單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理
該穩(wěn)壓電源電路的輸入電壓通過開關(guān)k可以在220v/50hz與110v/60hz之間互相轉(zhuǎn)換，輸入電壓的動(dòng)態(tài)變化范圍 為40%，輸出電壓為−12v，輸出電流為5a。其工作原理為：輸入工頻電網(wǎng)電壓220v/50hz與110v/60hz經(jīng)過由 電容c1～c6和共模電感t1構(gòu)成的雙向共模濾波器將雜波噪聲和干擾信號(hào)濾除干凈后，再經(jīng)過具有負(fù)溫度系數(shù) 的限流保護(hù)電阻輸送到全波整流器ic1。全波整流器的輸出經(jīng)過由電容c7、c8和電阻r1組成的濾波器濾波后， 即可得到300v/150v直流電壓。該直流電壓就是單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源電路的供電電壓。電路中的雙 向共模濾波器既可濾除和抑制工頻市電電網(wǎng)上的高頻干擾信號(hào)對(duì)電源電路的影響，又可濾除和抑制開關(guān)穩(wěn)壓 電源電路本身所產(chǎn)生的高頻干擾信號(hào)竄擾到工頻市電電網(wǎng)上對(duì)其形成的污染。
當(dāng)電源電壓接通后，300v/150v直流電壓經(jīng)功率開關(guān)變壓器的初級(jí)繞組np加到功率開關(guān)管v1的集電極。與此同時(shí)，該300v/150v直流電壓經(jīng)電阻r4、r7、r9和二極管vd3降壓或分壓后向功率開關(guān)管v1的基極提供正向偏壓和所需的基極電流，于是功率開關(guān)管v1就開始導(dǎo)通。這樣，在功率開關(guān)變壓器的初級(jí)繞組np中便有經(jīng)功率開關(guān)管v1的集-射極、二極管vd3和電阻r9的電流流過。功率開關(guān)管v1的集電極電流流過功率開關(guān)變壓器的初級(jí)繞組np后，必然會(huì)在繞組np上感應(yīng)出交變電壓，通過變壓器的磁耦合作用，便會(huì)在功率開關(guān)變壓器的次級(jí)繞組nb上感應(yīng)出對(duì)功率開關(guān)管v1基極為正反饋的電壓。該電壓將經(jīng)過電阻r6和二極管vd4向功率開關(guān)管v1的基極提供偏置電流，這樣就會(huì)使功率開關(guān)管v1基極注入的電流進(jìn)一步增大，從而使功率開關(guān)變壓器初級(jí)繞組上的感應(yīng)電壓也進(jìn)一步增大，如此循環(huán)往復(fù)就形成一個(gè)很強(qiáng)的正反饋過程。由功率開關(guān)變壓器繞組上形成感應(yīng)電壓的原理可以得知，當(dāng)流過功率開關(guān)變壓器初級(jí)繞組np中的電流線性增大時(shí)，在該繞組上所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓將維持不變，但是由于上述的正反饋過程進(jìn)行得非常強(qiáng)烈，因此功率開關(guān)管v1將迅速進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。這使功率開關(guān)管v1集電極的電流將增大為基極電流的（晶體管的直流放大倍數(shù)）倍，即達(dá)到最大值。這就意味著功率開關(guān)管v1集電極電流的增長率有所下降，其結(jié)果是造成功率開關(guān)變壓器初級(jí)繞組np上感應(yīng)的電壓降低。顯然該感應(yīng)電壓的降低就必然要造成功率開關(guān)變壓器另外一個(gè)繞組nb上所感應(yīng)電壓的降低。而該繞組nb所感應(yīng)電壓的降低勢(shì)必導(dǎo)致功率開關(guān)管v1基極和集電極電流下降。此后功率開關(guān)管v1集電極電流將由原來的正變化率變?yōu)楝F(xiàn)在的負(fù)變化率，其結(jié)果使功率開關(guān)變壓器的另外一個(gè)繞組nb上所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的極性變得與原來完全相反，這個(gè)反極性感應(yīng)電壓通過電r5、r6和電容c10的耦合和降壓后，使功率開關(guān)管v1迅速進(jìn)入反偏狀態(tài)，迫使其迅速進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。這樣一來就完成了變換器電路由飽和導(dǎo)通到關(guān)閉截止的一個(gè)完整振蕩周期。下一個(gè)工作周期又重新由300v/150v直流電壓經(jīng)電阻r4向功率開關(guān)管v1提供基極電流開始，如此循環(huán)往復(fù)便可構(gòu)成單端自激式多諧振蕩器的工作過程。從圖2-6中可以看出，−12v直流輸出電源電壓的次級(jí)繞組ns在功率開關(guān)管v1導(dǎo)通的時(shí)間內(nèi)，會(huì)將初級(jí)繞組np流過的電流通過變壓器的磁耦合作用以及二極管vd8和電容c24整流濾波后輸送給線性穩(wěn)壓器ic3（lm7912），最后將一個(gè)穩(wěn)定的−12v直流電壓輸送給負(fù)載電路系統(tǒng)。
3、單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源的其他電路
在這個(gè)單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源的實(shí)際電路中，有關(guān)控制、保護(hù)、耦合等電路已在第1章中較詳細(xì)地分 析過，這里只對(duì)實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常要遇到的消振衰減電路、紋波消除電路、各次級(jí)繞組的整流電路中的消噪聲電路進(jìn)行重點(diǎn)分析。
1．消振衰減電路
由單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源實(shí)際電路工作原理的分析與討論中可以看出，電源電路加電后，在功率開 關(guān)管v1的集電極就會(huì)得到如圖2（a）所示的瞬間矩形波振蕩脈沖信號(hào)。該矩形波脈沖信號(hào)是一個(gè)具有正向 峰值和負(fù)向峰值的脈沖振蕩波形，這個(gè)正向和負(fù)向上沖的峰值電壓可以比直接加到功率開關(guān)管v1集電極的輸 入電壓（300v/150v）高2～3倍。顯然，這樣高的上沖峰值電壓特別容易造成功率開關(guān)管v1被二次擊穿而損壞 。為了避免這種二次擊穿問題，在如圖1所示的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中的功率開關(guān)管v1集電極電路中分別引入 了由二極管vd1、電容c9、電阻r2和二極管vd2、電容c11、電阻r3組成的兩個(gè)消振衰減電路。其中一個(gè)消振衰 減電路主要用來消除由于功率開關(guān)變壓器的漏磁而引起的上沖峰值電壓，另外一個(gè)消振衰減電路主要用來消除由于功率開關(guān)管v1的電壓、電流應(yīng)力而引起的上沖峰值電壓。圖2（b）所示的電壓波形就是引進(jìn)了上述消振衰減電路后，在功率開關(guān)管v1的集電極所得到的輸出電壓波形。從圖中可以看出，功率開關(guān)管v1集電極輸出電壓波形中的正向和負(fù)向峰值較高的上沖脈沖電壓信號(hào)基本上被消除和衰減掉了，使功率開關(guān)管v1的工作安全性和可靠性得到了極大的改善和提高，使開關(guān)穩(wěn)壓電源的電磁兼容性也得到了極大的改善和提高。
2．紋波消除電路
由于單端自激式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源工作在25～50khz的高頻狀態(tài)，因此在高頻功率開關(guān)變壓器的次級(jí)回路中 ，要求直流輸出電壓的電流較大。為了降低這些輸出電流大的回路中的紋波電壓的幅值，就必須在整流二極管vd8的兩端并聯(lián)一個(gè)由電阻r22和電容c23組成的紋波消除電路，以吸收和消除二極管vd8由導(dǎo)通到截止或者由截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換過程中由于存在著一定的恢復(fù)時(shí)間而引起的紋波噪聲。
3．高頻整流電路
由于主變換器工作在25～50khz的高頻狀態(tài)，因此在高頻功率開關(guān)變壓器的次級(jí)回路中的所有整流二極管都需要采用具有快恢復(fù)特性的開關(guān)二極管，而不能采用一般的整流二極管。其中，對(duì)要求輸出電流較大的次級(jí)回路中的整流二極管還要求必須采用肖特基二極管。這是因?yàn)樾ぬ鼗O管不但具有非?？斓幕謴?fù)特性，而且還具有正向?qū)▔航当纫话愕目旎謴?fù)二極管小的優(yōu)點(diǎn)。因此采用這種肖特基二極管就可以減小整流二極管本身的功率損耗。這樣一來，不但可以提高整個(gè)電源電路的功率轉(zhuǎn)換效率，而且還可以降低整流二極管的溫升。這一點(diǎn)在大電流輸出的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中尤為突出和重要。例如，若要求輸出電流為10a時(shí)，選用了管壓降為0.7v的一般快恢復(fù)整流二極管，那么僅整流二極管本身上的功率損耗就有7w之多。若選用管壓降為0.3v（目前已有0.2v管壓降的肖特基二極管上市）的肖特基二極管時(shí)，則整流二極管本身上的功率損耗就可以降為3w。另外這里還沒有考慮一般快恢復(fù)整流二極管的管壓降與所通過的電流和本身的溫升成反比的因素。因此，適當(dāng)?shù)倪x擇整流二極管不但降低了功耗，提高了轉(zhuǎn)換效率，而且也降低了整流二極管的溫升，有利于解決散熱問題。
4．功率開關(guān)變壓器的磁通復(fù)位
單端式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源中的功率開關(guān)變壓器是一個(gè)單純通過電磁感應(yīng)傳輸能量的隔離器件。為了使負(fù)載電路能夠得到有效而連續(xù)穩(wěn)定的電流和電壓，在輸出電路中必須要具有儲(chǔ)能電感l(wèi)，其等效電路如圖3所示。為了說明問題，在這里再重述一下單端式正激型開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作過程。當(dāng)功率開關(guān)管v導(dǎo)通時(shí)，在功率開關(guān)變壓器的初級(jí)繞組中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流，并存儲(chǔ)了能量。由于功率開關(guān)變壓器的初級(jí)繞組與次級(jí)繞組的極性相同，因此這個(gè)能量通過磁感應(yīng)的方式同時(shí)也傳輸給了次級(jí)繞組。處于正向偏置的二極管vd2就把該能量傳輸給了儲(chǔ)能電感l(wèi)，并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電感l(wèi)中。此時(shí)，二極管vd3處于反向偏置而截止。當(dāng)功率開關(guān)管v截止時(shí)，功率開關(guān)變壓器各繞組中的感應(yīng)電壓全部反向，二極管vd2由于反偏而截止，續(xù)流二極管vd3處于正向偏置而導(dǎo)通，存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電感l(wèi)中的能量來維持負(fù)載電路中所需的電流和電壓。功率開關(guān)變壓器中的ln繞組為回受（復(fù)位）繞組，它具有如下的功能：
① 在功率開關(guān)管v截止期間，為功率開關(guān)變壓器提供磁通復(fù)位。
② 與二極管vd1串聯(lián)，消除功率開關(guān)管v集電極上的尖峰電壓。
在功率開關(guān)管v導(dǎo)通時(shí)，功率開關(guān)變壓器的初級(jí)繞組就會(huì)存儲(chǔ)能量；而當(dāng)功率開關(guān)管v截止時(shí)，功率開關(guān)變壓器次級(jí)側(cè)的二極管vd2反偏而截止。存儲(chǔ)在功率開關(guān)變壓器初級(jí)繞組中的能量必須通過一種途徑釋放掉，否則磁通將不能復(fù)位，功率開關(guān)變壓器將會(huì)很快進(jìn)入飽和狀態(tài)。增加了磁通復(fù)位繞組ln和二極管vd1（并使磁通復(fù)位繞組ln的匝數(shù)與初級(jí)繞組lp的匝數(shù)相同，加工時(shí)一定要雙線并繞）后，當(dāng)磁通復(fù)位繞組上的感應(yīng)電壓超過電源電壓時(shí)，與其串接的二極管vd1就會(huì)導(dǎo)通，將其能量送回電源。這樣，就可以將初級(jí)繞組上的電壓峰值限制在電源電壓以下。因此，功率開關(guān)管v集電極的峰值電壓也就被限制在兩倍的電源電壓以下。為了達(dá)到磁通復(fù)位的目的，使磁通建立和磁通復(fù)位的時(shí)間相等，設(shè)計(jì)這種電路時(shí)，一般應(yīng)遵循使驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比的最大值不得超過50%的原則。