自激电源的定时电路

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1、自激电源的定时电路索杨军2002年4月28日决定自激电源振荡周期的定时电路到底是什么？纵观多年来各类报刊杂志和教材书籍，要么没有说法，要么说法不一，使人迷惑不解。为此笔者谈谈个人看法，意在抛砖引玉，不正不全之处，欢迎广大同仁指出。一、一个周期分五个阶段任何开关电源，其变压器初级电感线圈L两端的电压都近似方波，典型波形如图1所示。第一阶段（t0~t1）：饱和期。开关管处于饱和状态，集电极电流线性增长，其公式为：i充=（Ui/L）t饱，其中Ui25为输入的300V电压，t饱为饱和时间。饱和期结束的t1时刻，电流升至i最大。因电流

2、变化率为一正的常数，故感应形成的正反馈电压保持不变，开关管基极为稳定的正电压。饱和期间，输入的电能转化为磁能，储存于电感L中，对于串联型电源，输入的电能还要分出一部分供给负载。并联型电源饱和期的等效电路见图2，串联型电源与之类似，读者可自行分析，本文一律从略。电感的储能公式为：E=（1/2）LI2，饱和期间因电流线性增长，故储存能量的速度越来越快。第二阶段（t1~t2）：关断期。开关管由饱和向截止过渡，等效电路见图3。图中C1表示一个“容性网络”，即开关管集电极的尖峰电压吸收抑制网络，其中考虑了分布电容。注意一些机型的这个网

3、络没有直接并联在L两端，而是分为两部分串联，一部分接在开关管集电极与地之间，另一部分就是滤波300V的大电解电容及其直接并联的高频小容量电容。开关管基极电流在t1时刻“因故”突然减小，电感线圈L中的电流iL因开关管集电极电流iC25的减小而减小，L下端的自感电动势急剧升高，感应形成的正反馈电压使开关管基极电压ub急剧降低，进一步导致iL更小，ub更低……雪崩式的反馈过程最终使得开关管飞速截止。关断期间，开关管集电极电流iC急剧减小，而C1的充电电流iC1急剧增大，iC1+iC之和由初始值i最大略有减小。因L的电流略有减小，故

4、损失了小部分磁能，其中多数转化为C1的电能，少数转化为r的热能，即开关管的关断损耗。第三阶段（t2~t3）：截止期。开关管处于截止状态，等效电路见图4。R表示将次级负载折合到初级的等效电阻，D表示次级的整流二极管，C2表示折合后的滤波电容，C3表示折合后的保护电容。注意：当D导通时，C3被短路，不必考虑，本文一律忽略；当D截止时，因C3、C2串联后的总电容量几乎等于C3，该总电容又与C1并联，为了方便，本文干脆将其一律“归入C1”，即当D截止时若讨论C1，必定包含了C3。将次级的电流折合到初级以后，L的电流线性下降，其公式为

5、：i放=i初—（Uo/L）t截，其中i初为放电刚一开始的电流，正如前文所述，它略小于i最大，Uo为L感应输出的150V（即450V—300V）电压，t截为截止时间。因电流变化率为一负的常数，故感应形成的正反馈电压保持不变，开关管基极为稳定的负电压。25截止期间，储存的磁能又还原为电能，经导通的D供给负载R。截止期间因电感线圈的电流线性下降，故释放磁能的速度越来越慢。第四阶段（t3~t4）：过零期。截止期即将结束的t3时刻，L的放电电流降为0，这表明磁能已释放完毕，D开始转为截止。之后在过零期间，有小股能量在L和C1之间转移，

6、等效电路见图5。注意：C1上储存的电能不会通过D供给负载R，因为C2容量很大，它的电压在一个周期内几乎不变，必然高于C1的电压，使得D不会导通。首先，L要吸收C1上储存的电能，当C1两端电压降为0时，正好对应于图1上的“零点”，电能全部转化为磁能。然后，L继续维持原电流方向，将获得的磁能向C1释放，这就导致了C1两端电压极性反转，变为上正下负，到t4时刻，上正下负的幅度已达50~150V。简而言之，C1、L在自由振荡，振荡的电压曲线必有一次且一般只有一次通过“零点”。因此笔者称之为“过零期”。这一自由振荡极其重要：①众所周知

7、，正反馈线圈上感应的电压跟图1上的电压波形完全一致，只不过幅度降低、极性倒置罢了，于是送到开关管基极的正反馈脉冲也会通过其自身的“零点”，极性反转，由确保开关管可靠截止的负脉冲变为正脉冲，准备再次激励开关管开启。②不难理解，开启期间开关管实际等效于放大状态，必然要将25“一个电容”上储存的电荷泄放到地，于是可认为开启损耗就等于这个电容上储存的电能（因开启时间很短，而L的电流此刻自下向上，不会突变，只能缓变，故对开关管放电电流可以忽略）。这个电容是“C1与300V滤波大电容串联后的总电容”，其容量几乎还是C1（注意：若C1直接

8、并联于开关管C、E两极之间，这个电容当然就是C1本身）。在过零期结束的t4时刻，这个电容的电压即开关管集电极电压由450V降为250~150V，根据电容的储能公式E=（1/2）CU2可知，开启损耗降至1/3到1/9之间。小结上一段内容，过零振荡的主要目的有二，一是感应形成了触发开关管再次开