1.91
电流电压波形图中a.集电极电压波形b.初级线圈Np 中电流波形c.铁芯中磁通变化波形d.次级线圈Ns 中电流波形e.整流二极管D2 上的电压波形图1.92 晶体管Q 工作点轨迹但是由于这是一个突变过程变压器初级线圈Np 呈现出的阻抗很低因此Q 饱和时的集电极电流仍很小Q 的损耗亦很小此时Q 的工作状态相当于图1.92 中的a 点位置 Q 导通期间是饱和的饱和压降Uces 很小因此实际上输入电压Ui 几乎全部加到变Up UbIbIc Icc压器初级线圈Np 两端而此电压保持不变初级线圈中的电流与两端电压的关系是Up=Lp dtdipIp= ??UpdtLIpt当Up = Ui 时可求初级线圈电流为Ip= 0piI tLU ?式中I0 为初级线圈的初始电流在此处很小可忽略不计又因Ip = Ic 即Ic=piLN由上式可以看出初级线圈中的电流也称磁化电流线性上升即Q 的集电极电流线性上升波形如图1.91 b 所示这时基极反馈线圈Nb 两端感应电压为Ub=pbNNUi所以Ub 也是固定不变的它为Q 提供一个几乎不变的基极电流Ib 这时Q 的工作状态是沿着图1.92 中Ib 不变的一根曲线由a 点移动到b 点当集电极电流一直上升到满 足下列关系式时Ic = hff Ib这时Q 开始退出饱和区向截止状态转换集电极电压上升变压器初级线圈两端的电压下降基极电流减小集电极电流也随之减小因此所有线圈两端的电压反向这又形成一个强烈的正反馈过程见下面流程图正反馈过程结果使Q 很快进入截止状态达到图1.92 中C 点并停留在C 点上由于次级线圈Ns的极性关系Q 导通时整流二极管D2 是截止的这时输入能量以磁能的形式储存于初级线圈Np 中待Q 截止时D 开始导通线圈中储存的能量开始释放一部分向电容C 充电另一部分传送给负截一直到次级电流Is 线性下降到零波形如图1.91 d 所示这时储存的能量全部放完由于变压器磁芯内的磁通减少因而初级线圈又开始出现与前相反的感应电动势基极电压经过电阻分压重新处于正偏置Q 由截止转为导通开始了第二个周期Q 的工作点由C 点又回到a 点上述过程重复出现根据该电路的这种能量转换状态又称单管电感储能式直流变换器开关晶体管导通时间由下式计算Ton=icmUILp式中Icm 为晶体管集电极峰值电流也是变压器的磁化电流Ib IC Ucc UP Ub IbUi 为输入电压Lp 为变压器初级线圈电感量输出电压可由下式计算U0=psNNoofonTTUi=n1??1Ui由上式可知当输入电压Ui 一定时只要选取不同的匝数比n 及占空比??即可得到不同的输出电压U0 而变压器制成后匝数比n 固定因此只要改变占空比值即可得到稳定的输出电压U0 ?值越高输出电压随着升高但是升高对晶体管耐压也要求升高电源的输出纹波亦增大因此不能取得太高一般为0 0.5
2. 对功率开关管的要求
目前显示器开关电源所选用的开关频率越来越高已从十几千赫发展到80 千赫甚至更高因此开关速度越来越快开关管的功率损耗也就越来越大因为功率开关管Q 由饱和导通进入截止的瞬间集电极电流会发生急剧的变化致使初级线圈Np 上产生一个很高的反电动势其值甚至可以超过电源电压的两倍以上该电动势是加在开关管Q 的CE 极之间因此管子必须要有耐足够高的反向击穿电压BVceo 此外还要求有比较好的二次击穿耐量然而晶体管的反向击穿电压BVceo 是温度的函数随温度升高而降低手册给出的BVceo 值一般是指壳温在25 时的值当壳温为80 时BVceo 下降10% 15% 因此在选择管子时必须考滤它的耐压一般要求BVceo>700V 饱和压降Vces 要小反向漏电流要小而且开关速度快特征频率高功率要大于80W
3. 对行输出电源电压整流二极管的要求
次级线圈电流经整流二极管D2 输出在放电完了时D2 电流为零而这时开关管Q开始导通Ip 以零开始增长所以对二极管的反向愎复时间要求不高但二极管的正向开通时间一定要快因为开关管由饱和进入截止线圈Np Ns 极性反向这时必须尽快把Q 导通时所储存的能量释放掉若D2 开通不快<
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