1.2 開關(guān)電源的基本構(gòu)成和穩(wěn)定度

1.2.1 開關(guān)電源的基本構(gòu)成

圖1-5為開關(guān)電源的基本功能框圖，由高壓側(cè)的整流電路、濾波電路，能量轉(zhuǎn)換開關(guān)變壓器T，開關(guān)管，低壓側(cè)的整流電路、濾波電路，用于輸出電壓（或電流）反饋的穩(wěn)壓電路組成。

簡(jiǎn)化后的開關(guān)電源功能框圖如圖1-6所示。U_I為市電經(jīng)整流濾波后的直流電壓，U_O為輸出電壓，DC-DC轉(zhuǎn)換器用于功率變換，是開關(guān)電源的核心部分，此外還有啟動(dòng)、過(guò)流和（或）過(guò)壓保護(hù)、噪聲濾波器等組成部分。在隔離型開關(guān)電源中，誤差放大器的輸出信號(hào)，需經(jīng)光電耦合器進(jìn)行電氣隔離后，送到高壓側(cè)（圖中未畫出）。

1.2.2 開關(guān)電源的穩(wěn)定度

1.穩(wěn)定度

穩(wěn)定度是指輸出電壓隨輸入電壓或負(fù)載變化的程度，也稱電壓調(diào)整率。開關(guān)電源的穩(wěn)定度比串聯(lián)線性電源低，對(duì)于輸入電壓的變化，后者的輸出幾乎不變，前者的變化比后者大10³倍左右。

在如圖1-7所示的開關(guān)電源電路中，由于反饋放大器的作用，輸出電壓與輸入電壓變化之比為

式中，A為放大器的增益，包含由電阻分壓器（R₁和R₂ ）引起的衰減量。若A設(shè)為1000，則ΔU_O/ΔU_I=10^-3，意味著輸入電壓變化10V，輸出電壓就要變化10mV。若為線性電源，則輸出電壓只變化10μV。

2.輸出阻抗

開關(guān)電源的輸出阻抗為

式中，r_D為整流器的等效（串聯(lián)）電阻；r_L為電抗器的直流電阻。輸出阻抗雖因整流器中二極管的額定電流不同而異，但二極管等效電阻r_D為幾十毫歐姆，電抗器的直流電阻r_L也與此相近。若r_D=25mΩ，r_L=25mΩ，A=1000，則輸出阻抗R_O為50μΩ，在相同反饋放大器增益時(shí)，開關(guān)電源的輸出阻抗比線性電源低。

對(duì)于線性電源，輸出對(duì)輸入的瞬態(tài)響應(yīng)特性由開關(guān)管的h_rb決定。這里的h_rb是指晶體管基極接地工作方式的輸入反饋系數(shù)，在工程實(shí)用時(shí)可忽略不計(jì)。對(duì)于開關(guān)電源，輸入的瞬態(tài)變化全部表現(xiàn)在輸出端，若減小這種變化，則會(huì)極大地影響反饋放大器的增益與頻率特性，一般為ms數(shù)量級(jí)。在提高開關(guān)頻率的同時(shí)，反饋放大器的頻率特性將得到改善。

負(fù)載變化線性電源的瞬態(tài)響應(yīng)由反饋放大器的頻率特性及輸出濾波電容的容量與特性決定，對(duì)于開關(guān)電源，瞬態(tài)響應(yīng)主要由輸出LC濾波器的特性決定，可以通過(guò)提高開關(guān)頻率、降低輸出濾波器LC乘積的方法來(lái)改善瞬態(tài)響應(yīng)特性。