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平板電視維修的必備知識——開關電源 上集 基礎原理篇（二） 郝銘
開關電源的種類
三 目前電視機用開關電源種類：
1、 串聯型開關電源；
前面概述圖1.5介紹的**是一個典型的串聯型開關電源電路。其所謂串聯；是指控制元件的開關、儲能電感和電源是串聯關系；+B電壓經過控制元件開關K、儲能元件L向負載RL提供能量。
另一種類型的串聯型開關電源；
上一篇 圖1.5介紹的一種開關電源的控制元件開關 K的位置是在儲能元件L的前面，電路工作時；電源****入開關K；再進入儲能元件L 。圖1.9是一種把控制元件置于儲能元件之后的串聯型開關電源，電路工作時；電源****入儲能元件L；再進入開關K 。
圖1.9
在圖1.5所示的電路中，控制開關K斷開后負載RL可以由電感L存儲的能量經過續流二極管D繼續供電。在圖1.9電路中，由于開關K的位置在電感L的后面，當開關K斷開，也同時切斷了電感L存儲的能量對負載供電的回路。所以在電感L上面增加了一個能把電感能量在開關K斷開后繼續向負載RL供電的繞組L2。
圖1.10
工作原理：圖1.10、圖1.11所示；
當開關K接通時；電源+B經過電感L、開關K對負載RL供電，此時電流流過電感L，上的自感電勢方向是:左正右負,電流逐步上升并以磁能形式存儲，另一個繞組L2和L繞制在同一個磁芯上，作用于同一個磁場，L2也同樣產生感生電勢，其方向也為：左正右負（L2的感生電勢方向可以根據需要改變L2的輸出引線位置設置），此時二極管D反偏截止，L2內部無電流產生，如圖1.10所示。
圖1.11
當開關K斷開時；電源+B電流被切斷，L自感電勢方向變化為；左負右正，L2的自感電勢也變化為；左負右正，L2這個左負右正的自感電勢正好是二極管導通的方向，經過負載RL、D、L2流通繼續對負載L2供電，圖1.11所示。
2.并聯型開關電源
圖1.12所示是一個并聯型開關電源
圖1.12
并聯型開關電源電路的特點 其所謂串聯；是指控制元件的開關和儲能元件串聯后和供電電源是并聯關系；+B電壓是加到串聯的儲能元件L和控制元件開關K上面，負載RL上獲得的電壓是儲能元件上面的自感電勢加+B電壓。是屬于一種升壓型的開關電源。
并聯型開關電源工作原理：
開關K接通，+B經過電感L、開關L流通，+B全部加到電感L上，電感L上的自感電勢方向左正右負，電流逐步上升，并以磁能的形式存儲在電感內部，這是由于開關K導通；二極管D截止，圖1.13所示。
圖1.13
當開關K斷開時；電感L上面的自感電勢方向轉變為左負右正；圖1.14所示，此時加到二極管D上的電壓為：+B加電感L上的自感電勢；經過D整流及電容器C濾波后提供給負載RL，負載上的電壓等于：+B電壓+電感L自感電勢電壓，所以此種并聯型的開關電源只能做成；升壓型的開關電源。
圖1.14
以上兩種開關電源的輸出部分都沒有辦法做到和市電絕緣，也**是說都是“熱”底板。
3 變壓器型開關電源
圖1.15所示是變壓器型的開關電源，它實際**是一個在儲能電感L1上增加了次級副線圈繞組L2、L3的并聯型的開關電源。由于L2、L3繞組和L1繞組在同一個磁芯上（在同一個感生磁場），L1的感生電勢通過電磁感應作用直接從L2、L3輸出；并且可以分別改變L2、L3和L1的匝數比達到改變輸出電壓的目的。也可以根據需要繞制多個次級繞組以達到多電壓輸出，以適應不同負載的需求，所以稱為變壓器型電源。更重要的一點是：此種變壓器型開關電源，其次級L2、L3等繞組和初級繞組L1之間是“磁”的聯系（耦合），沒有“電”的聯系（耦合），可以做成安全性極高的不帶電的“冷”底板。這是前面介紹的兩款串聯型開關電源和并聯型開關所做不到的。所以目前幾乎所有的采用開關電源的電器設備無一例外的都采用了此類的“變壓器型開關電源”作為整機供電源。
圖1.15
四、 變壓器型開關電源工作原理
1、 反激勵變壓器型開關電源和正激勵變壓器型開關電源：
圖1.16在電電路上和圖1.15****相同；所不同的是：圖1.16中L1、L2、L3繞組的一端標注一個“黑點”。這個標注的黑點的繞組的一端稱為“同名端”，它表示在開關電源工作時；幾個繞組有“黑點”的一端的感生電勢的電壓的極性都是相同的（都是“正極性”或者都是“負極性”）。
按這種極性的連接方式；決定了開關電源在工作時；開關管K和整流二極管D是輪流導通還是同時導通；
開關管K和整流二極管D輪流導通工作的開關電源稱為；反激勵型開關電源，如圖1.16所示（注意圖中繞組標注“黑點”的位置；L1黑點標注在下方；L2、L3黑點標注在上方），此方式的開關電源當開關管斷開時；二極管D1、D2導通向負載提供電流。
反激勵變壓器型開關電源和正激勵變壓器型開關電源原理上的區別**是同名端的連接不同。
圖1.16
開關管K和整流二極管D同時導通工作的開關電源稱為；正激勵型開關電源，如圖1.17所示（注意圖中繞組標注“黑點”的位置；L1、L2、L3黑點標注均在下方），此方式的開關電源當開關管閉合時；二極管D1、D2導通向負載提供電流。
圖1.17
2 、 反激勵變壓器型開關電源工作原理：
當開關管K導通時；圖1.18所示+B經過L1及K流通；此時L1產生的自感電勢方向為；“上正下負”（楞次定律：在電感線圈中自感電勢總是對抗外加電勢相對抗，當外加電勢引起電流上升時；自感電勢的方向總是對抗外加電勢引起電流的上升），此時；L1、L2、L3繞組標注黑點的同名端均為；“負”（注意圖1.18中L1、L2、L3繞組標注的“+”、“-”符號），由于變壓器次級L2、L3繞組的二極管D1、D2均接在標注黑點的同名端，而此時；標注黑點的同名端為；“負”所以；二極管D1、D2均反偏不導通。
圖1.18
當開關管K斷開時；圖1.19所示+B經過L1及K流通的電流被切斷；此時L1產生的自感電勢方向為；“上負下正”（楞次定律：在電感線圈中自感電勢總是對抗外加電勢相對抗，當外加電勢引起電流下降時；自感電勢的方向總是對抗外加電勢引起電流的下降，此時自感電勢和原外加電勢同方向），此時；L1、L2、L3繞組標注黑點的同名端均為；“正”（注意圖1.19中L1、L2、L3繞組標注的“+”、“-”符號），由于變壓器次級L2、L3繞組的二極管D1、D2均接在標注黑點的同名端，而此時；標注黑點的同名端為；“正”所以；二極管D1、D2均導通，并向負載RL1、RL2提供電流。
圖1.19
以上這種開關管K和整流二極管輪流導通的方式，稱為；反激勵方式。
可以看出，這種反激勵方式的開關電源在開關管K導通的時候輸入級的電能以磁能的形式儲存在變壓器的初級繞組L1中，由于輸入輸出級同名端相反，所以此時D1、D2截止，負載沒有電流流過。一旦開關管K斷開時，變壓器次級繞組以感應電壓為負載供電，并對變壓器消磁（變壓器中存儲的磁能釋放）。
從中可以看出，反激式開關電源有一個****的優點，**是由于初級截止的時候次級導通，初級導通的時候次級截止，初、次級不同步，這樣次級對初級的反饋干擾**有限，并且不太容易引起自激震蕩，所以這種電源工作比較穩定。目前在小功率電源中大量使用，并且變壓器的制作要求簡單，變壓器在工作中以存儲磁能為主，所以變壓器的體積都比較大。
3、 正激勵變壓器型開關電源工作原理：
當開關管K導通時；圖1.20所示+B經過L1及K流通；此時L1產生的自感電勢方向為；“上正下負”，此時；L1、L2、L3繞組標注黑點的同名端均為；“負”（注意圖1.20中L1、L2、L3繞組標注的“+”、“-”符號及和二極管D1、D2的連接方式），由于變壓器次級L2、L3繞組的二極管D1、D2均接在標注黑點的同名端相反的另一端，而此時；標注黑點的同名端為；“負”所以；二極管D1、D2的連接端為；“正”均正偏導通，并向負載RL1、RL2提供電流。
當開關管K斷開時；圖1.21所示+B經過L1及K流通的電流被切斷；此時L1產生的自感電勢方向為；“上負下正”，此時；L1、L2、L3繞組標注黑點的同名端均為；“正”（注意圖1.19中L1、L2、L3繞組標注的“+”、“-”符號），由于變壓器次級L2、L3繞組的二極管D1、D2均接在標注黑點的同名端相反的另一端，而此時；標注黑點的同名端為；“正”所以；二極管D1、D2均反偏截止，處于斷開的狀態。
圖1.20
可以看出正激勵型的開關電源其開關管K和整流二極管是同時導通；同時截止工作的。
以上這種開關管K和整流二極管同時導通的方式，稱為；正激勵方式。
圖1.21
此種正激勵方式在開關管K導通時，形成的磁能雖然也存儲于變壓器初級繞組L1中；但是此時，變壓器次級繞組L2、L3的感應電勢也同時不斷的經過D1、D2源源不斷的向負載RL1、RL2提供，L1產生的磁能立即被L2、L3消耗掉了，所以說：正激勵變壓器型開關電源的變壓器是以傳遞能量為主。變壓器的體積要比以存儲能量為主的反激勵變壓器型開關電源的變壓器體積要小的多（這**是；為什么目前耗電200瓦至300瓦以上的平板電視其開關電源變壓器體積比過去一般幾十瓦的CRT電視機的開關電源變壓器還要小，CRT開關電源一般都采用反激勵，平板電視開關電源大多采用正激勵）。并且由于在開關管K斷開的瞬間，由于此時變壓器內部存儲的磁能基本已經很小（能量已經被傳遞走了），所以產生的自感電勢幅度也小的多（自感電勢的大小與變壓器的磁通量正比），特別有利于采用性能****的MOS管作為；開關管（由于目前的制造技術；MOS管的耐壓均小于1000V）。
正激勵方式雖然優點多多，但是開關變壓器的制造工藝要求、漏磁要求要高的多，并且由于磁能隨時傳遞，在開關管K導通時，對抗+B引起L1電流上升的自感電勢**小的多，在設計電路上要采取防止開關管K產生電流過沖的，電流飽和電路。
待續 開關電源開關管的振蕩激勵、穩壓控制及準諧振技術 | 
