1. 典型应用电路组成部分#

该电路是一个完整的从交流电到稳压直流电的转换电路，包含以下环节：

• 降压环节：通过变压器将 220V 交流电降压。

• 整流环节：使用桥式整流电路将交流电变为脉动直流电。

• 滤波环节：使用大电容（图中为 2000μF）进行平滑滤波，减小电压波动。

• 稳压环节：核心组件为 78XX 集成稳压器（如 7805 代表输出 5V，7812 代表输出 12V）。

  

2. 关键元器件及其作用#

图中重点标注了几个外围元件的功能，这是考试和设计中的常考点：

3. 输入电压 $\ast U_I\ast$ 的选择准则#

为了保证稳压器正常工作，输入电压必须满足以下关系式：

$\ast U_{Imax}>U_I>U_o+2V\ast$

• $\ast U_{Imax}\ast$：产品允许的最大输入电压（超过此值可能烧毁器件）。
• $\ast U_o\ast$：稳压器的额定输出电压。
• 2V (压差极限)：78XX 系列属于非低压差稳压器，要求输入与输出之间至少有 2V 的压差 才能维持正常的放大调整状态。
• 输入端电容 ($C_I$ / $C_1$，约 $0.33\mu F$)：
  • 作用： 滤除输入电压中的高频谐波，防止电路产生自激振荡，旁路高频干扰脉冲。
  • 要求： 选用频率特性好的陶瓷电容或钽电容。
• 输出端电容 ($C_o$ / $C_3$，约 $0.1\mu F$ 至 $10\mu F$)：
  • 作用： 平滑输出电压，储存能量以稳定负载电流急剧变化引起的电压波动，改善负载瞬态特性。

三、 扩大输出电流的电路 (扩流)#

78XX 系列的最大输出电流一般为 1A 或 1.5A。当负载电流 $I_L$ 超过此值时，需外接大功率管。

1. 基本扩流电路：
   • 原理： 外接一个 PNP 型 功率管（如 BD536）。当电流较小时，由稳压器提供；当电流大到使电阻 $R_1$ 上的压降达到 $0.6V\sim 0.7V$ 时，三极管导通，大部分电流由三极管提供。
2. 带限流保护的扩流电路：
   • 利用 $V{T}_1$ 进行扩流。
   • 利用 $V{T}_2$ 和 $R_s$ 组成限流保护电路，防止大功率管因过流损坏。

一、 开关电源的基本组成#

电路主要由以下五个核心元件组成（参考图 7-3-1）：

• VT（开关调整管）： 核心控制元件，工作在饱和导通或截止状态。

• VD（续流二极管）： 在开关管截止时提供电流通路。

• L（储能电感）： 用于储存和释放能量，平滑电流。

• C（滤波电容）： 与电感配合，滤除输出电压纹波。

• R_L（负载电阻）： 消耗能量的终端。

  

二、 工作过程分析#

开关电源通过 VT 的不断“开”与“关”，将输入直流电 $U_i$ 转化为脉冲电，再经滤波得到平滑的输出 $U_o$。

• 1. $T_1$ 期间（开关管导通）

  • 状态： VT 饱和导通，VD 因反偏而截止。
  • 电压： 电感两端电压为 $U_i-U_o$。
  • 电流： 流过 VT 和 L 的电流 $I_L$ 近似线性增加。
  • 能量： 电感 L 储存磁场能，同时电容 C 滤波后向负载供电。

• 2. $T_2$ 期间（开关管截止）

  • 状态： VT 截止，电感 L 产生感应电动势。
  • 电压： 感应电压使 VD 正向偏置而导通（续流）。此时电感两端电压约为 $U_o$。
  • 电流： 电感 L 释放能量，电流 $I_L$ 近似线性减小。
  • 能量： 电感释放储存的能量，维持负载电流。

  

• 三、 定量计算与稳定条件

  为了获得稳定的输出电压 $U_o$，电路必须达到动态平衡（即一个周期内电感增加的电流 $\Delta I_{L1}$ 等于减少的电流 $\Delta I_{L2}$）。

  • 平衡方程：

    $(U_i-U_o)\cdot \frac{T_1}{L}=U_o\cdot \frac{T_2}{L}$

  • 输出电压公式：

    $U_o=\frac{T_1}{T_1+T_2}{U}_i=\frac{T_1}{T}{U}_i=\delta U_i$

  • 关键结论： 输出电压 $U_o$ 与输入电压 $U_i$ 及**占空比 $\delta （T_1/T）$**成正比。通过控制脉冲宽度（PWM），即可调节输出电压。

• 四、 开关电源系统方框图

  图 7-3-2 展示了完整的闭环控制系统：

  1. 整流电路： 将交流电（220V）变为不稳定的直流电 $U_i$。
  2. 取样电路： 监测输出电压 $U_o$ 的变化。
  3. 比较放大器： 将取样信号与基准电路的标准电压进行对比并放大误差。
  4. 脉冲调宽电路（PWM）： 根据误差信号调整开关脉冲的宽度（即改变 $\delta$）。
  5. 开关调整器件 + 滤波电路： 执行开关动作并输出稳定的直流电。