什么是自激開關電源?


原標題:什么是自激開關電源?
自激開關電源是一種利用電路自身元件的反饋作用來產生振蕩信號,從而實現開關管周期性導通與關斷的電源電路,以下從工作原理、組成結構、特點、應用場景幾個方面詳細介紹:
工作原理
自激開關電源通過正反饋機制使電路自行振蕩。以常見的單管自激式開關電源為例,當電源接通時,電源通過啟動電阻給開關管基極提供一個小電流,使開關管開始導通。開關管導通后,變壓器原邊繞組中有電流通過,產生磁場,同時副邊繞組感應出電壓,通過整流濾波電路向負載供電。與此同時,變壓器輔助繞組也會感應出電壓,經整流濾波后為開關管基極提供更大的電流,使開關管迅速進入飽和導通狀態(tài)。
隨著原邊電流的不斷增大,變壓器磁芯逐漸趨于飽和,原邊電感量減小,原邊電流上升速度加快,輔助繞組電壓開始下降,開關管基極電流減小,開關管逐漸退出飽和區(qū),進入放大區(qū)。此時,原邊電流開始減小,變壓器磁場能量開始釋放,輔助繞組電壓反向,使開關管迅速截止。開關管截止后,變壓器原邊電流為零,副邊電流通過續(xù)流二極管繼續(xù)向負載供電,同時變壓器磁芯去磁。當磁芯去磁完成后,電路又重復上述過程,從而形成自激振蕩,使開關管周期性地導通與關斷,將直流電壓轉換為高頻脈沖電壓,再經整流濾波后得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。
組成結構
開關管:是自激開關電源的核心元件,通常采用晶體管或場效應管。它負責將直流電壓轉換為高頻脈沖電壓,通過周期性地導通與關斷來控制能量的傳輸。
變壓器:起到電氣隔離和電壓變換的作用。原邊繞組接收輸入的直流電壓,副邊繞組輸出經過變換后的電壓。輔助繞組則為開關管提供反饋信號,以維持電路的自激振蕩。
整流濾波電路:由整流二極管和濾波電容組成。整流二極管將變壓器副邊輸出的交流脈沖電壓轉換為直流電壓,濾波電容則對直流電壓進行平滑濾波,減小紋波,得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。
反饋電路:在自激開關電源中,反饋電路主要由變壓器輔助繞組及相關元件構成。它將輸出電壓或電流的變化反饋到開關管的基極,通過調節(jié)開關管的導通時間和占空比,實現對輸出電壓的穩(wěn)定控制。
特點
電路簡單:自激開關電源不需要額外的振蕩器電路,利用自身的反饋作用就能產生振蕩信號,因此電路結構相對簡單,成本較低。
啟動容易:由于電路自身具有正反饋機制,只要滿足一定的啟動條件,就能自行起振,啟動過程相對容易。
效率較高:開關管工作在開關狀態(tài),導通時電阻小,壓降小;截止時電流幾乎為零,功耗小,因此電源的轉換效率較高。
穩(wěn)定性較差:自激開關電源的振蕩頻率和輸出電壓容易受到輸入電壓、負載變化等因素的影響,穩(wěn)定性相對較差。而且,電路的參數設計較為敏感,需要精確匹配,否則容易出現振蕩不穩(wěn)定、輸出電壓波動等問題。
功率較小:一般適用于小功率應用場合,在大功率應用中,自激開關電源的穩(wěn)定性和可靠性難以保證。
應用場景
小功率電子設備:如小型充電器、電子玩具、LED 照明燈具等。這些設備對電源的功率要求不高,且對成本較為敏感,自激開關電源能夠滿足其供電需求。
輔助電源:在一些大型電子設備中,自激開關電源可作為輔助電源,為控制電路、信號處理電路等提供穩(wěn)定的工作電壓。
責任編輯:David
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