本文以豐(feng) 富的開關(guan) 電源案例分析，介紹單端正激式開關(guan) 電源，自激式開關(guan) 電源，推挽式開關(guan) 電源、降壓式開關(guan) 電源、升壓式開關(guan) 電源和反轉式開關(guan) 電源。隨著全球對能源問題的重視，電子產(chan) 品的耗能問題將愈來愈突出，如何降低其待機功耗，提高供電效率成為(wei) 一個(ge) 急待解決(jue) 的問題。傳(chuan) 統的線性穩壓電源雖然電路結構簡單、工作可靠，但它存在著效率低（隻有40%－50%）、體(ti) 積大、銅鐵消耗量大，工作溫度高及調整範圍小等缺點。為(wei) 了提高效率，人們(men) 研製出了開關(guan) 式穩壓電源，它的效率可達85%以上，穩壓範圍寬，除此之外，還具有穩壓精度高、不使用電源變壓器等特點，是一種較理想的穩壓電源。正因為(wei) 如此，開關(guan) 式穩壓電源已廣泛應用於(yu) 各種電子設備中，本文對各類開關(guan) 電源的工作原理作一闡述。

一、開關(guan) 式穩壓電源的基本工作原理開關(guan) 式穩壓電源接控製方式分為(wei) 調寬式和調頻式兩(liang) 種，在實際的應用中，調寬式使用得較多，在目前開發和使用的開關(guan) 電源集成電路中，絕大多數也為(wei) 脈寬調製型。因此下麵就主要介紹調寬式開關(guan) 穩壓電源。調寬式開關(guan) 穩壓電源的基本原理可參見下圖。

對於(yu) 單極性矩形脈衝(chong) 來說，其直流平均電壓Uo取決(jue) 於(yu) 矩形脈衝(chong) 的寬度，脈衝(chong) 越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓Ｕ。可由公式計算，

即Uo=Um×T1/T式中Um為(wei) 矩形脈衝(chong) 最大電壓值；T為(wei) 矩形脈衝(chong) 周期；T1為(wei) 矩形脈衝(chong) 寬度。

從(cong) 上式可以看出，當Um與(yu) T不變時，直流平均電壓Uo將與(yu) 脈衝(chong) 寬度T1成正比。這樣，隻要我們(men) 設法使脈衝(chong) 寬度隨穩壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達到穩定電壓的目的。
二、開關(guan) 式穩壓電源的原理電路

1、基本電路

圖二開關(guan) 電源基本電路框圖

開關(guan) 式穩壓電源的基本電路框圖如圖二所示。交流電壓經整流電路及濾波電路整流濾波後，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進人高頻變換器被轉換成所需電壓值的方波，最後再將這個(ge) 方波電壓經整流濾波變為(wei) 所需要的直流電壓。控製電路為(wei) 一脈衝(chong) 寬度調製器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調製及基準電壓等電路構成。這部分電路目前已集成化，製成了各種開關(guan) 電源用集成電路。控製電路用來調整高頻開關(guan) 元件的開關(guan) 時間比例，以達到穩定輸出電壓的目的。
２．單端反激式開關(guan) 電源單端反激式開關(guan) 電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅(jin) 工作在磁滯回線的一側(ce) 。所謂的反激，是指當開關(guan) 管VT1導通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應電壓為(wei) 上正下負，整流二極管VD1處於(yu) 截止狀態，在初級繞組中儲(chu) 存能量。當開關(guan) 管VT1截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲(chu) 的能量，通過次級繞組及VD1整流和電容Ｃ濾波後向負載輸出。

單端反激式開關(guan) 電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為(wei) 20－100Ｗ，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用於(yu) 相對固定的負載。單端反激式開關(guan) 電源使用的開關(guan) 管VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩(liang) 倍，工作頻率在20－200kHz之間。
３．單端正激式開關(guan) 電源單端正激式開關(guan) 電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與(yu) 單端反激式電路相似，但工作情形不同。當開關(guan) 管VT1導通時，VD2也導通，這時電網向負載傳(chuan) 送能量，濾波電感Ｌ儲(chu) 存能量；當開關(guan) 管VT1截止時，電感Ｌ通過續流二極管VD3繼續向負載釋放能量。

在電路中還設有鉗位線圈與(yu) 二極管VD2，它可以將開關(guan) 管VT1的最高電壓限製在兩(liang) 倍電源電壓之間。為(wei) 滿足磁芯複位條件，即磁通建立和複位時間應相等，所以電路中脈衝(chong) 的占空比不能大於(yu) ５０％。由於(yu) 這種電路在開關(guan) 管VT1導通時，通過變壓器向負載傳(chuan) 送能量，所以輸出功率範圍大，可輸出50－200Ｗ的功率。電路使用的變壓器結構複雜，體(ti) 積也較大，正因為(wei) 這個(ge) 原因，這種電路的實際應用較少。
４．自激式開關(guan) 穩壓電源自激式開關(guan) 穩壓電源的典型電路如圖五所示。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開關(guan) 電源，也是目前廣泛使用的基本電源之一。

當接入電源後在R1給開關(guan) 管VT1提供啟動電流，使VT1開始導通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2中感應出使VT1基極為(wei) 正，發射極為(wei) 負的正反饋電壓，使VT1很快飽和。與(yu) 此同時，感應電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區，Ic開始減小，在L2中感應出使VT1基極為(wei) 負、發射極為(wei) 正的電壓，使VT1迅速截止，這時二極管VD1導通，高頻變壓器Ｔ初級繞組中的儲(chu) 能釋放給負載。在VT1截止時，L2中沒有感應電壓，直流供電輸人電壓又經R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導通，再次翻轉達到飽和狀態，電路就這樣重複振蕩下去。這裏就像單端反激式開關(guan) 電源那樣，由變壓器Ｔ的次級繞組向負載輸出所需要的電壓。自激式開關(guan) 電源中的開關(guan) 管起著開關(guan) 及振蕩的雙重作從(cong) ，也省去了控製電路。電路中由於(yu) 負載位於(yu) 變壓器的次級且工作在反激狀態，具有輸人和輸出相互隔離的優(you) 點。這種電路不僅(jin) 適用於(yu) 大功率電源，亦適用於(yu) 小功率電源。
５．推挽式開關(guan) 電源推挽式開關(guan) 電源的典型電路如圖六所示。它屬於(yu) 雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩(liang) 側(ce) 。電路使用兩(liang) 個(ge) 開關(guan) 管VT1和VT2，兩(liang) 個(ge) 開關(guan) 管在外激勵方波信號的控製下交替的導通與(yu) 截止，在變壓器Ｔ次級統組得到方波電壓，經整流濾波變為(wei) 所需要的直流電壓。

這種電路的優(you) 點是兩(liang) 個(ge) 開關(guan) 管容易驅動，主要缺點是開關(guan) 管的耐壓要達到兩(liang) 倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500Ｗ範圍內(nei) 。
６．降壓式開關(guan) 電源降壓式開關(guan) 電源的典型電路如圖七所示。當開關(guan) 管VT1導通時，二極管VD1截止，輸人的整流電壓經VT1和L向Ｃ充電，這一電流使電感Ｌ中的儲(chu) 能增加。當開關(guan) 管VT1截止時，電感Ｌ感應出左負右正的電壓，經負載RL和續流二極管VD1釋放電感Ｌ中存儲(chu) 的能量，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈衝(chong) 寬度確定。

這種電路使用元件少，它同下麵介紹的另外兩(liang) 種電路一樣，隻需要利用電感、電容和二極管即可實現。
７．升壓式開關(guan) 電源

升壓式開關(guan) 電源的穩壓電路如圖八所示。當開關(guan) 管VT1導通時，電感Ｌ儲(chu) 存能量。當開關(guan) 管VT1截止時，電感Ｌ感應出左負右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經二極管VD1向負載供電，使輸出電壓大於(yu) 輸人電壓，形成升壓式開關(guan) 電源。
８．反轉式開關(guan) 電源反轉式開關(guan) 電源的典型電路如圖九所示。這種電路又稱為(wei) 升降壓式開關(guan) 電源。無論開關(guan) 管VT1之前的脈動直流電壓高於(yu) 或低於(yu) 輸出端的穩定電壓，電路均能正常工作。

當開關(guan) 管VT1導通時，電感L儲(chu) 存能量，二極管VD1截止，負載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當開關(guan) 管VT1截止時，電感Ｌ中的電流繼續流通，並感應出上負下正的電壓，經二極管VD1向負載供電，同時給電容Ｃ充電。以上介紹了脈衝(chong) 寬度調製式開關(guan) 穩壓電源的基本工作原理和各種電路類型，在實際應用中，會(hui) 有各種各樣的實際控製電路，但無論怎樣，也都是在這些基礎上發展出來的。