基于Multisim 10的高品质开关稳压电源的设计与仿真(2)

图1-2

1.3 开关电源的分类

现在，电子技术和应用迅速的发展，对电子仪器和设备的要求是：在性能上，更加安全可靠；在功能上，不断地增加；在使用上，自动化程度要越来越高；在体积上，要日趋小型化。这是采用具有众多优点的开关电源就显得更加重要了。所以，开关稳压电源在计算机、通信、航天、彩色电视机等方面都得到了越来越广泛的应用。发挥了巨大的作用，这大大促进了开关稳压电源的发展，从事这方面研究和生产的人员也在不断的增加，开关稳压电源的品种和类型也越来越多。

常见的开关稳压电源分类方法有下列几种： （1）按激励方式划分 a.他激式

电路中专设激励信号产生的振荡器 b.自激式

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开关管兼作振荡器中的振荡管 （2）按调制方式划分

a.脉宽调制

振荡频率保持不变，通过改变脉冲宽度来改变和调节输出电压的大小。有时通过取样电路、耦合电路等构成反馈闭环回路，来稳定输出电压的幅度。 b.频率调整型

占空比保持不变，通过改变振荡器的振荡频率来调节和稳定输出电压的幅度。 c.混合型

通过调节导通时间的振荡频率来完成调节和稳定输出电压幅度的目的。 （3）按开关管电流的工作方式划分

a.开关型

用开关晶体管把直流变成高频标准方波。 b.谐振型

开关晶体管与LC谐振回路将直流变成标准的正弦方波电路形式是类是与它激式 （4）晶体管的类型划分 a.晶体管型

采用晶体管作为开关管 b.可控硅型

采用可控硅作为开关管。这种电路的特点是直接输入交流电不需要一次整流部分。 （5）负载的连接方式划分

a.串联型

储能电感串联在输入与输出电压之间。

b.并联型

储能电感并联在输入与输出之间。 （6）按晶体管的连接方式划分

a.单端式

仅使用一个晶体管作为电路中的开关管。这种电路的特点是价格低、电路结构简单，单输出功率不能提高。

b.推挽式 使用两个开关晶体管，将其连接成推挽功率放大器形式。这种电路的特点是开关变压器必须具有中心抽头。 c.半桥式

使用两个开关晶体管，将其连接成半桥的形式。它的特点是适应于输入电压较高的场合。

d.全桥式

使用四个开关晶体管。将其连接成全桥式。它的特点是输出功率较大。 （7）按输入与输出电压的大小划分

a.升压式

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输出电压比输入电压高。实际上就是并联型开关稳压电源。 b.降压式

输出电压比输入电压低。实际上就是串联型开关稳压电源。 （8）按工作方式划分 a.可控整流型

所谓可控整流型开关稳压电源，是指采用可控硅整流元件作为调整开关，可由交流市电电网直接供电，也可采用变压器变压后供电。（这种供电方式在开关稳压电源刚兴起的初期常常采用，目前基本上不太采用。）在工作的半波内，截去正弦曲线的前一部分，这一部分所占角度称为截止角，导通的正弦曲线的后一部分称为导通角，依靠调节导通角的大小，可达到天界输出电压和稳定输出电压的目的。

b.斩波型

斩波型开关稳压电源是指直流供电，输入直流电压加到开关电路上，在开关电路的输出端得到单向的脉动直流，经过滤波得到与输入电压不同的直流输出电压。电路还从输出电压取样，经过比较、放大，控制脉冲发生电路产生的脉冲信号，用以控制调节开关的导通时间和截止时间的长短或开关的工作频率，最后达到稳定输出电压的目的。电路的过压保护也是依据这一部分所提供的取样信号来进行的。

c.隔离型

这种形式的开关电源是在输入回路与逆变电路之间，经过高频变压器（也可称为开关变压器），利用磁场的变化实现能量传递，没有电流间的直接流通。隔离型开关稳压电源采用直流供电，经过开关电路，将直流电变成频率很高的交流电，在经过变压隔离器、变压（升压或降压），然后经整流器整流，最后就可以得到新的、极性和数值各不相同的多组直流输出电压。电路从输出点取样，经放大器后反馈到开关控制器，控制驱动电路的工作，最后达到稳定输出电压的目的。 （9）按电路结构划分 a.散件式

整个开关稳压电源电路都是采用分立式元器件组成的，它的电路结构较为复杂，可靠性差。

b.集成电路式

整个开关稳压电源或电路的一部分是由集成电路组成的。这种集成电路通常为厚膜电路。有的厚膜集成电路中包括可开关晶体管，有的则不包括开关晶体管。这种电源的特点是电路结构简单、调试方便、可靠性高。

以上五花八门的开关稳压电源的品种都是站在不同的角度，以开关稳压电源不同的特点命名的。尽管各种电路的激励方法、输出直流电压的调节方式。储能电感的连接方式、开关管的器件类型以及串并联的结构等各不相同，但是他们最后总可以归结为串联型开关稳压电源和并联型开关稳压电源这两大类。

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1.4 开关稳压电源的发展

1.4.1国际发展史状况

（1）发展史

1955年美国的科学家罗耶（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后，利用这一技术的各种形式的晶体管直流变换器不断地被研制和涌现出来。从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转式和机械振子式换流设备。由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，所以由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻，因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备上。由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作耐压较高、开关速度较高、功率较大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且转换的速度也能太高。

60年代末，由于微电子技术的快速发展，高反压的晶体管出现了。从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入，不再需要有工频变压器了。从而极大地扩大了它的应用范围，并且在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关稳压电源。省掉了工频变压器，又使开关稳压电源的体积和重量大为减小。开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。

70年代以后，于这种技术有关的高频、高反压的功率晶体管，高频电容，开关二极管，开关变压器铁心等元器件也不断地被研制和生产出来，使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速发展，并且被广泛应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域中，从而使无工频变压器开关稳压电源成为各种电源中的佼佼者。 （2）目前正在克服的困难

随着半导体技术和微电子的高速发展、集成度高、功能强的大规模集成电路的不断出现，使得电子设备的体积在不断的缩小，重量在不断的减轻。所有从事这方面研究和生产的人们对开关稳压电源中的开关变压器还感到不是十分理想，他们正致力于研制出效率更高、体积更小、重量更轻的开关变压器或者通过别的途径来取代开关变压器，使之能够满足电子仪器和设备为小型化的需要。这是从事开关稳压电源研制的科技人员目前正在克服的第一个困难。

开关稳压电源的效率是与开关管的变换速度成正比的，并且开关稳压电源中由于采用了开关变压器以后，才能使之有一组输入得到极性、大小各不相同得多组输出。要进一步提高开关稳压电源的效率，就必须提高电源的工作频率。但是，当频率提高以后，对整个电路中 …… 此处隐藏：3458字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……