自激式開關(guān)電源原理圖如下所示:
當輸出電壓發(fā)生變化(如負載變化或者電網(wǎng)電壓變化引起)時,就要及時改變占空比的大小,從而保持輸出電壓穩(wěn)定。改變占空比的調(diào)節(jié)過程也就是輸出電壓控制過程,也就是穩(wěn)壓過程。
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Q1截止時,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C4的電壓達到ZD1的穩(wěn)壓值時,ZD1反向擊穿導(dǎo)通。當C4的電壓比ZD1的穩(wěn)壓值高0.6V時,Q2導(dǎo)通,對Q1基極電流進行分流,使Q1提前進入截止狀態(tài)。C4的電壓越高,Q2集電極電流就越大,對Q1基極電流的分流作用就越強,Q1的導(dǎo)通時間就越短。這樣就可以減小PWM控制電路的占空比,當電路達到平衡狀態(tài)時,C4的電壓就穩(wěn)定不變了。
由于反饋繞組NF和次級繞組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。我們可以通過改變ZD1的穩(wěn)壓值來改變輸出電壓。
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候,輸出電壓會升高較多。為了使空載輸出電壓不至于過高,通常要在輸出端并聯(lián)一只負載電阻,稱之為最小負載;但是最小負載的接入會降低開關(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,我們可以增加獨立的輸出電壓取樣電路,光耦就是實現(xiàn)這種功能的典型器件;光耦不僅可以讓輸出電壓穩(wěn)定,而且還可以對次級與初級之間進行電氣隔離。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回路中,次級的電壓變化通過光耦隔離后反饋到初級控制電路,使次級與初級實現(xiàn)電氣隔離。
優(yōu)化線路如下圖所示:
當輸出電壓升高時,流過光耦U1中發(fā)光二極管的電流會增大,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)通時間減小,從而減小了電路的占空比,使輸出電壓下降。同理,當輸出電壓降低時,會使導(dǎo)通時間增加,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)。