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5V電源工作原理

從上圖中,我們可以看到市電電壓Vin經過保險管R1,再經過D1、D2、D3、D4和C1整流濾波后,得到一個平滑的直流電壓Ui,這個電壓經過啟動電阻R2后為開關管Q1提供基極電流,促使Q1進行導通,開關管Q1上的集電極電流的路徑為:Ui→NP→開關管Q1的C→開關管Q1的E極→R6→輸入地;形成回路后,高頻變壓器T1的初級繞組NP產生感應電壓,極性為電流的流經方向為上“+”下“-”,由于變壓器的同名效應,T1的反饋繞組NF上的感應電壓也為上“+”下“-”;反饋繞組的正電壓通過C3、R4疊加到Q1的基極,使Q1基極電流增大,Q1的集電極電流也相應增大,產生正反饋效應,加速Q1迅速飽和;二次側NS繞組感應到的電壓方向為上“-”下“+”,輸出二極管D7反向截止,輸出電容C5放電為負載供電,所以此時輸入電壓Ui全部儲存在NP上。

開關管Q1飽和導通后,流過NP的電流呈線性增長;Q2的基極由R5連接到Q1的發射極,當Q1剛飽和時,分壓電阻R6上的壓降小于0.6V,Q2為截止狀態;隨著Q1的電流增長,R6上的壓降逐漸增加,Q2基極上的電壓上升,當Q2基極電壓上升到0.6V后,Q2開始導通,隨著Q2基極電壓的上升,Q2的集電極電流不斷增大,Q2對Q1基極電流的分流增大,使Q1基極電流減小,而此時電流還在持續增加,當減小到一定程度時,Q1不足以維持飽和狀態,從而退出飽和區,進入放大區。

Q1進入放大區后,隨著基極電流減小,集電極電流減小,CE上的電壓增加,初級繞組NP的電壓減小,則反饋繞組NF的電壓也減小,通過C3、R4反饋到Q1基極,使IB1及IC1進一步減小。由于IC1減小,高頻變壓器T1的初級繞組NP產生上“-”下“+”反電動勢,在反饋繞組NF上也感應出上“-”下“+”的電壓,該電壓也通過C3、R4耦合到Q1基極,使基極變為負值,從而產生強烈的正反饋,使Q1迅速截止。

Q1導通時間ton與直流輸入電壓Ui、初級繞組NP的電感量和Q1飽和時集電極電流IC1的最大值有關。Q1截止時間toff主要由C3、R4、R5時間常數確定。Q1剛導通時,C3上的電壓約為零,Q1導通時間內,反饋繞組NF感應的電壓通過R4對C3充電,電壓方向為右正左負。充電路徑為:T1的NF→C3→R4→Q1的BE極→R6→輸入地→C4→NF。當Q1由飽和到截止時,反饋繞組NF感應出上“-”下“+”的電壓,通過C3耦合到Q1基極,使Q1的基極電壓產生負跳變。同時C3開始放電,放電主要路徑為:NF→C4→輸入接地端→R6→R5→Q2的BC極→R4→C3→NF。直到R2加在Q1基極上的電壓重新達到正偏0.6V時,使Q1再一次的導通。這樣循環往復,就形成了開關電源的自激振蕩過程。

Q1截止瞬間,IC1電流突變為零,T1的初級繞組NP電感的能量不能突變,此時,初級繞組的能量轉移到次級繞組NS中,次級繞組NS感應出上“+”下“-”的感應電壓,使二極管D7導通,從而產生次級電流,使能量從初級傳輸到次級,輸出給負載。

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