简化离线式开关电源的设计

开关电源的使用日益普及,电视机、机顶盒和录像机均采用这种方式供电,移动电话充电器、PDA(个人数字助理),甚至一些电动牙刷都采用开关电源。 　　与传统的线性电源相比,开关电源具有许多优点。在通常情况下,如果只需要一个直流输出,采用一个变压器、整流器和滤波电容就可构成线性电源。有时,可采用一个线性稳压器提供稳压输出。这种系统的主要优点是简单,所以成本通常较低。而开关电源通常结构复杂、价格昂贵,所以线性电源获得了广泛应用。表1列出了两种系统的优点和缺点。

表1线性与开关电源对比

　　开关电源电路有许多种,但最常见的是反激式转换器,其原理如图1所示,电源输入首先经过整流,然后滤波,接下来经过变压器和初级开关,以及初级控制器;这个控制器根据反馈信号来改变开关的占空比,反馈信号是由次级反馈而来。

　尽管可采用电感器,但所示设计采用的是未隔离的变压器。隔离设计在离线设备中更为常见,在离线设备中,变压器具有隔离作用,可方便地实现占空比调整。反激式开关电源可在非连续导通和连续导通两种模式下工作,不连续导通模式如图2所示。Ilm和Vlm是变压器磁化电感通过的电流和施加的电压。

表2开关电源的两种导通模式

　　当开关闭合时,电压施加在变压器初级的两端,因为此时次级二极管是截止的,变压器所起的作用就像电感器。经过初级线圈的电流会上升,同时能量储存在磁通量中。当开关断开时,次级二极管导通,电流通过次级时会下降,因为能量被转换至次边大容量电容器。如果电流经过磁化电感区后降至零,这是不连续导通模式。如果磁化电流未降至零,如图3所示,则系统以连续导通模式工作。