自激式開關(guān)電源原理圖如下所示:
當(dāng)輸出電壓發(fā)生變化(如負(fù)載變化或者電網(wǎng)電壓變化引起)時(shí),就要及時(shí)改變占空比的大小,從而保持輸出電壓穩(wěn)定。改變占空比的調(diào)節(jié)過(guò)程也就是輸出電壓控制過(guò)程,也就是穩(wěn)壓過(guò)程。
我們可以從上圖看出,輸出電壓控制電路由C4、D2和ZD1組成。前文已經(jīng)提到當(dāng)Q1截止時(shí),反饋繞組NF上感應(yīng)出上“-”下“+”的電壓,該電壓也使D2導(dǎo)通,并給C4充電。當(dāng)C4的電壓達(dá)到ZD1的穩(wěn)壓值時(shí),ZD1反向擊穿導(dǎo)通。當(dāng)C4的電壓比ZD1的穩(wěn)壓值高0.6V時(shí),Q2導(dǎo)通,對(duì)Q1基極電流進(jìn)行分流,使Q1提前進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。C4的電壓越高,Q2集電極電流就越大,對(duì)Q1基極電流的分流作用就越強(qiáng),Q1的導(dǎo)通時(shí)間就越短。這樣就可以減小PWM控制電路的占空比,當(dāng)電路達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),C4的電壓就穩(wěn)定不變了。
由于反饋繞組NF和次級(jí)繞組NS具有磁耦合作用,其感應(yīng)電壓與匝數(shù)成正比,如果NF和NS具有相同的匝數(shù),C4和C5就會(huì)有相同的輸出電壓。C4的電壓穩(wěn)定了,C5的輸出電壓也就穩(wěn)定了。NF和NS同為12匝,C4的電壓為5.3V(穩(wěn)壓值4.7V+Q2的BE結(jié)0.6V),輸出電壓Uo約為5V。我們可以通過(guò)改變ZD1的穩(wěn)壓值來(lái)改變輸出電壓。
但是,由于變壓器漏磁和整流二極管非線性的影響,電路輸出電壓穩(wěn)定度較差,特別是輸出空載的時(shí)候,輸出電壓會(huì)升高較多。為了使空載輸出電壓不至于過(guò)高,通常要在輸出端并聯(lián)一只負(fù)載電阻,稱之為最小負(fù)載;但是最小負(fù)載的接入會(huì)降低開關(guān)電源的效率。
為了避免電源效率被降低,而且可以提高輸出電壓的穩(wěn)定度,我們可以增加獨(dú)立的輸出電壓取樣電路,光耦就是實(shí)現(xiàn)這種功能的典型器件;光耦不僅可以讓輸出電壓穩(wěn)定,而且還可以對(duì)次級(jí)與初級(jí)之間進(jìn)行電氣隔離。光耦的原理就是將輸出電壓取樣及誤差放大電路連接在次級(jí)回路中,次級(jí)的電壓變化通過(guò)光耦隔離后反饋到初級(jí)控制電路,使次級(jí)與初級(jí)實(shí)現(xiàn)電氣隔離。
優(yōu)化線路如下圖所示:
當(dāng)輸出電壓升高時(shí),流過(guò)光耦U1中發(fā)光二極管的電流會(huì)增大,從而使光耦中光敏三極管電流增加。該電流施加到Q2的基極,引起Q2的集電極電流上升,對(duì)Q1基極的分流增大,Q1的基極電流減小,使Q1的集電極電流也減小,Q1將提前退出飽和狀態(tài),導(dǎo)致Q1的導(dǎo)通時(shí)間減小,從而減小了電路的占空比,使輸出電壓下降。同理,當(dāng)輸出電壓降低時(shí),會(huì)使導(dǎo)通時(shí)間增加,從而增加占空比,使輸出電壓升高。占空比的調(diào)節(jié)總是使輸出電壓趨于穩(wěn)定狀態(tài)。