什么是自激开关电源?


原标题:什么是自激开关电源?
自激开关电源是一种利用电路自身元件的反馈作用来产生振荡信号,从而实现开关管周期性导通与关断的电源电路,以下从工作原理、组成结构、特点、应用场景几个方面详细介绍:
工作原理
自激开关电源通过正反馈机制使电路自行振荡。以常见的单管自激式开关电源为例,当电源接通时,电源通过启动电阻给开关管基极提供一个小电流,使开关管开始导通。开关管导通后,变压器原边绕组中有电流通过,产生磁场,同时副边绕组感应出电压,通过整流滤波电路向负载供电。与此同时,变压器辅助绕组也会感应出电压,经整流滤波后为开关管基极提供更大的电流,使开关管迅速进入饱和导通状态。
随着原边电流的不断增大,变压器磁芯逐渐趋于饱和,原边电感量减小,原边电流上升速度加快,辅助绕组电压开始下降,开关管基极电流减小,开关管逐渐退出饱和区,进入放大区。此时,原边电流开始减小,变压器磁场能量开始释放,辅助绕组电压反向,使开关管迅速截止。开关管截止后,变压器原边电流为零,副边电流通过续流二极管继续向负载供电,同时变压器磁芯去磁。当磁芯去磁完成后,电路又重复上述过程,从而形成自激振荡,使开关管周期性地导通与关断,将直流电压转换为高频脉冲电压,再经整流滤波后得到稳定的直流输出电压。
组成结构
开关管:是自激开关电源的核心元件,通常采用晶体管或场效应管。它负责将直流电压转换为高频脉冲电压,通过周期性地导通与关断来控制能量的传输。
变压器:起到电气隔离和电压变换的作用。原边绕组接收输入的直流电压,副边绕组输出经过变换后的电压。辅助绕组则为开关管提供反馈信号,以维持电路的自激振荡。
整流滤波电路:由整流二极管和滤波电容组成。整流二极管将变压器副边输出的交流脉冲电压转换为直流电压,滤波电容则对直流电压进行平滑滤波,减小纹波,得到稳定的直流输出电压。
反馈电路:在自激开关电源中,反馈电路主要由变压器辅助绕组及相关元件构成。它将输出电压或电流的变化反馈到开关管的基极,通过调节开关管的导通时间和占空比,实现对输出电压的稳定控制。
特点
电路简单:自激开关电源不需要额外的振荡器电路,利用自身的反馈作用就能产生振荡信号,因此电路结构相对简单,成本较低。
启动容易:由于电路自身具有正反馈机制,只要满足一定的启动条件,就能自行起振,启动过程相对容易。
效率较高:开关管工作在开关状态,导通时电阻小,压降小;截止时电流几乎为零,功耗小,因此电源的转换效率较高。
稳定性较差:自激开关电源的振荡频率和输出电压容易受到输入电压、负载变化等因素的影响,稳定性相对较差。而且,电路的参数设计较为敏感,需要精确匹配,否则容易出现振荡不稳定、输出电压波动等问题。
功率较小:一般适用于小功率应用场合,在大功率应用中,自激开关电源的稳定性和可靠性难以保证。
应用场景
小功率电子设备:如小型充电器、电子玩具、LED 照明灯具等。这些设备对电源的功率要求不高,且对成本较为敏感,自激开关电源能够满足其供电需求。
辅助电源:在一些大型电子设备中,自激开关电源可作为辅助电源,为控制电路、信号处理电路等提供稳定的工作电压。
责任编辑:David
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