自激振荡开关电源分析
自激振荡（RCC）开关电源
中山市技师学院
一、概述
目前市场上销售的手机充电器，从电路结构和充电方式上可分为两大类：第一类是“机充式”充电器，另一类是“直充式”充电器（也叫座充）。所谓“机充式”充电器，就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等（比SL1051、BQ241010/2/3等），输出电压一般在5.5～6.5V；而“直充式”充电器也叫万能充电器，直接对电池充电，由于锂电池（充）满电压为4.2V，所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。
手机充电器输出功率都比较小，一般在5W以下，国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。为了节约成本，国内许多厂商都采用RCC（Ringing Chock Converter）开关电源设计方案。RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉，所以深受国内厂商青睐。然而，读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生，原因不是产品原理有问题，而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的；更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存，不得不使出最下策——只要能输出电压，尽其所能地节省元件!
另外，国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕（反馈），因此输出电压很难控制，负载能力较差，空载时输出电压偏高，带上负载后电压才正常。从目前市场上流通的充电器来看，成本基本在2-3元之间。国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量，一般采用集成电路设计方案，电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高，成本通常是国内厂商的3-5倍，质量当然要好。
由于手机充电器输出功率较小（对电网干扰小）、产品受体积所限（消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”），无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器，输入侧电源滤波器（与EMC测试有关的元器件）都一概省去，部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容（Y电容）也节省掉了，所以，几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。既然通不过EMC测试，依照中国法律就不能销售，因此厂家就打“擦边球”，把充电器定位为赠品，国家对电器赠品并没有强制安规要求。再则，质量认证部门考虑到手机充电器输出功率小、对电网干扰小，在对手机作认证时对充电器“睁一只眼、闭一只眼”，于是，不符合国家标准的手机充电器就堂而皇之地进入市场了。当然，对于用户来说这些元器件的存在与否与充电的电性能几无关系，并不会影响消费者正常使用，只是与国家标准要求不符而已！
RCC充电器电路结构简单，工作频率由输入电压与输出电流（自适应）改变，控制方式为频率调制（PFM），工作频率较高，如图1是RCC充电器原理框图。
Vi是整流滤波后的直流电压，DC-DC变换器包括变压器和开关元件，输出电压Vo经电阻R1、R2分压采样与基准电压
V比较，差值进入PFM2控制器，输出信号控制开关元件的导通/截止，从而调节输出电压。
R
本文介绍的几种RCC开关电源，由于图1中的部分环节就被省掉了，整机的可靠性大为降低。
图（1） RCC充电器原理框图
本文通过对几种不同RCC充电器电路关键节点波形的测试分析，简述它们的工作原理，依据电路结构特点，提示读者正确辩识它们性能的优缺点，最后顺便讲述一些开关电源的通用电路知识，在此过程中体验数字存储示波器在电子测量和原理分析中的应用。希望读者通过该文的阅读，对RCC充电器有一定认识，若读者能在该文的指导下排除充电器的简单故障，乃读者之幸，笔者之幸甚也！
二、RCC变换器测试分析
图2是深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”（厂家命名）。
产品规格：输入 AC180-240V 50/60Hz 0.1A
输出 DC6.5V 500mA MAX
2PFM是英文Pulse Frequence Modulation缩写，脉冲频率调制之意，RCC变换器的工作方式，而集成式开关电源大都为PWM工作方式，
图（2）
图3是东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器。
产品规格：输入 AC220V 100mA
输出 DC4.2V 180±80 mA 适用于250-3000mAh（毫安时）电池
图（3）
图4是中山市某电子有限公司给中山市小霸王电子公司配用的MP3/4/5充电器。 产品规格：输入 AC110-250V 50/60Hz 0.1A 输出 DC5V 300 mA
图（4） 中山市小霸王电子公司MP3/4/5配用的充电器
深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”完整电路如图5。
为方便说明问题，图中专门标注了P1-P6共六个测试点，其中P4最为关键。借助数字存储示波器，提取关键点的波形，帮助大家分析电路的工作方式，因此P4测试点波形会在多个图中出现，以期对比之用。
市电经保险电阻R1输入（也叫熔断电阻，兼具电阻和保险丝的双重功能），经D1～D4桥式整流、C1滤波后到开关变压器。厂家在设计时保留C1的位置，但是实际生产时并没有安装，为了测试需要笔者加装之，如图2（个头大点），轻载时P1点电压约300V （图6测量值为V V 322 ）。
电阻R2阻值较大，给Q1提供启动电流（R2也叫起动电阻，系统一旦正常工作，R2不再起控制作用，断开它系统仍能正常工作）。刚上电时先由R2使Q1导通，变压器主绕组（①-②）产生自感电动势，极性“①正②负”，辅助绕组（③-④）极性“③正④负”、经C3&R7支路加到Q1的基极,Q1迅速饱和导通，集电极电流线性增加——正反馈效应（通俗地说就是一旦导通就让它狠狠地通）。此时次级绕组极性“⑤负⑥正”，整流二极管D8反偏截止，变压器主绕组蓄积能量。
开关管Q1的集电极电流C i 增加到接近峰值CP i 时，变压器主绕组极性反转“②正①负”，辅助绕组“④负③正”，Q1基极有反向偏置电流Q1截止——正反馈效应（通俗地说就是一旦退出导通就快速地截止）。
5
图（5）深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”
此时次级绕组“⑤正⑥负”，D8正偏导通，变压器主绕组蓄积的能量瞬间耦合到次级，由次级再释放给负载。
RCC 充电器属自激振荡开关电源，它无需激励电路就可自由振荡持续工作（工作方式类似《无线电》2009年第七期《电子镇流器》中VT1、VT2交替开关），正常工作时P2、P4点电压波形如图7。如果没有C1电路仍然能正常工作，但是整流后的100Hz 脉动直流周期性冲击Q1，使Q1工作于险恶的环境下，它的安全性能大打折扣。
图（6） P1点电压波形 图（7） 1是P2点电压波形，2是P4点电压波形
R4是一个非常关键的元件，P5点电压与Q1发射极电流成正比，电压越高Q1发射极电流越大，如图8信号CH1。
图（8） 1是P5点电压波形，2是P4点电压波形 图（9） P5点电压波形
图8显示在某负载下P5点电压峰值约为472mV (mV V 472?)，由此可知Q1发射极电流峰值约为69.4mA （472mV/6.8Ω）。此时，还可以粗略计算出占空比D （=ON t /T ），方法如下：关掉通道CH2拉开波形，如图9，启用数字存储示波器测量功能，测量Q1导通时间ON t =1.52us ，而开关频率KHz f 5.98=，即us T 15.10=，因此%2.13/≈=T t D O N ——这个数值显示负载比较轻！
理论分析：若以热地为参考点，当辅助绕组“④正③负”时P3电压为零（实际上约为-0.6V，D7的箝位作用），当辅助绕组“③正④负”时P3电压为某个高电压，那么P3点电压状况究竟如何？实测P3点电压波形如图10，图10显示P3点电压近似矩形波，低电平宽、高电平窄（占空比D小），高电平峰值接近40V，该电压是辅助绕组自感电动势与电容C4电压的叠加。
图（10） 1是P3点电压波形，2是P4点电压波形
需要说明一下：正常工作时P6点电压相当稳定，电压值约5.7V，该值等于D5反向击穿电压和Q2发射结之和。
三、RCC变换器等效拓朴电路研究
图5中辅助绕组整流方式和控制电路不太符合大家的欣赏习惯，它的的等效拓朴电路结构如图11——这个电路就是笔者之一葛中海于2004发表在贵刊年第七期的《简易手机镍氢电池充电器原理解析》文中讲过RCC变换器，有兴趣的读者可去查找它的完整电路。
图（11）反馈绕组及相关电路等效拓朴结构
图11反馈绕组及相关电路等效拓朴结构与图5工作原理基本相同，区别只是P3点电压波形如图10，沿纵向向下平移——因为图5开关管导通时P3点电压是反馈绕组感生电压与C4电压之加，而图11开关管导通时P3点电压就是反馈绕组感生电压，如图12。需要说明的是这个电路Q1具有过流保护功能，当P5点电压升高0.7V以上Q2导通，拉低P4点电压保证Q1的安全运行。
图（12） 1是P3点电压波形，2是P4点电压波形
图5中D7用于设置C4正极的直流电位，稳压值越大C4正极直流电位越高；由于初、次级之间没有反馈通路，次级输出电压就由D7稳压值和主、辅绕组参数而定，稳压值越大输出电压越高，反之亦反；而等效拓朴电路中D7用于设置C4负极的直流电位，稳压值越大C4负极直流电位越低，同时输出电压越高，反之亦反。
顺便提示：同样负载下图12电路开关工作频率升高为106kHz（频率高乃效率高）。
有些公司为了节省成本干脆把Q2去掉，在P4与地之间串入一只几千欧的电阻作为稳压管D7的限流电阻，电路结构进一步简化，如图13。需要说明的是简化电路结构安全性、可靠性都降低了。由于本电路Q1不具有过流保护功能，所以当电路工作异常时，Q1和R4很容易同时烧断。
图（13）反馈绕组及相关电路等效拓朴结构图（简化）
实测图13电路P3、P4点电压波形如图14。
图（14） 1是P3点电压波形，2是P4点电压波形 图（15） 轻载间歇振荡现象（原电路P3点电压波形）
笔者实际的测试体验：同样负载下，开关管发热最小的是图11等效拓朴电路，图5和图13差不多。
需要说明的是，当负载较轻时Q1的基极电流B i 会相应减小，集电极电流峰值CP i 也减小，同时导通时间ON t 也随之变短，另外，输入电压的升高也会引起导通时间ON t 变短。可以想象：当输入电压最高，输出功率最小时ON t 也最短；若输入电压升高，输出电流又下降，它作为ON t 最小值的输入电压与输出电流的界限时，就不能维持正常振荡，从而出现间歇振荡现象，见图15。
该电路次级输出与初级没有反馈通路，所以输出电压不是绝对的稳定。实际上充电器设计时是以输入电压220V 时来考量的，若输入电压减小很多，输出电压也会适当下降，负载很重时输出电压也会下降。
四、其它电路认识
图16东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器，该图反馈绕组及相关电路采用图11等效拓朴结构。厂家为了节约成本，只用一只高压二极管整流，虚线框内的器件是笔者补画上的，原电路板根本没有设计上，见图3。
端子J1和J2由导线接到面壳的两个弹片，作为电池的充电通路。U2是变色灯，外形如是透明的LED ，内部有3个发光二极管管芯，并配有单片机控制3个发光二极管单独或混合发光，并按一定时间规律循环发光，有6、7种不同的发光颜色，是近几年新出的器件，本图由笔者自编符号。
R7给Q3提供基极电流，Q3导通、输出电压由R16、R17分压后控制U2，而 R7 和U2组合又反过来调控Q3基极电位。正常工作时U2的2脚为2.5V ，因此Q3输出电压被调整到约4.3V （Q3基极约4.9V ），当该电压由于某种原因升高（或降低）时，经R16、R17分压后控制U2，使U2吸纳的电流增大（或减小），由于R7的调压作用，使Q3输出电压保持稳定。
再来分析本电路是如何充电的！
初始观察Q4～Q7及外围电阻R11～R14，电路呈对称分布，连给电池充电的地线都没有，怎么能充电呢？虽然电路呈对称分布，但参数不可能完全一致。假设Q4先导通（基极有电流通路：基极→R11→R13→Q7发射结），发射极输出高电平，该电平立即促使Q6导通J1接地（若没有Q6，Q4和Q7基极都有偏置
电压，它们导通把Q3输出电压接地），Q4维持导通——电路自锁！J2为高电平。假设Q5先导通（基极有电流通路：基极→R14→R14→Q6发射结），发射极输出高电平，该电平立即促使Q7导通J2接地（若没有Q7，Q5和Q6基极都有偏置电压，它们导通把Q3输出电压接地），Q5维持导通——电路自锁！J1为高电平。
上述分析认为端子J1和J2“谁高谁低”完全是随机的，无论电路是哪种导通组合通路电流都很小。当电池装入时情况将发生奇妙的变化——J1和J2“谁高谁低”完全由电池装入的极性而定！当J1接电池正极、J2接电池负极，Q5、Q7组合导通给电池充电；当J1接电池负极、J2接电池正极，Q4、Q6组合导通给电池充电，因此这种电路不存在因电池装反致坏之事，所以称万能充电器。
U3变色灯工作方式如下：空载或负载较轻时Q8发射结临界截止、输出电压较低，不足以驱动U3工作。当负载较重时Q8发射结达0.7V以上，流过R8的电流约90mA—100mA，Q8饱和导通、输出电压较高。给电池充电的电流一部分来至R8，另一部分来自Q8发射结。
图17是中山市小霸王电子公司MP3/4/5配用的充电器，USB接口输出、适合于小巧精致的袖珍电器充电，该图反馈绕组及相关电路采用图13等效拓朴结构。厂家为了节约成本，只用一只高压二极管整流，见图4。另外，本电路初、次级虽有光耦反馈控制，但是次级电压取样和电压比较放大环节电路原理设计有问题，所以输出电压也不稳定。
需要说明的是，无论采用哪种电路拓朴结构，最常损坏的器主要都是开关管、开关管发射极电阻和稳压管，部分充电器开关管烧穿后引起保险电阻烧断，因此在检修时特别留意这几个位置的元器件。
13001是小功率晶体管，电流放大倍数约20左右，TO92封装，可以代换它的小功率晶体管有XW6822和BV68，如图5。
图（16）东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器
图（17）中山市小霸王电子公司MP3/4/5配用的充电器
五、开关电源一般知识
1．反馈电路
开关电源次级反馈控制电路一般采用图18的电路结构，输出电压V c c 可以表示成
)4
3
1(R R Vref Vcc +
?=，其中V Vref 5.2=。TL431是这个电路的核心器件， R3和R4是采样电阻，由于TL431基准端基本不取电流，R3、R4分压节点的电压为2.5V ，若由于某种原因使输出升高，节点电压随之升高， TL431导通增强、吸纳更多电流，于是光耦二极管发光增强，从而控制初级开关电路，使输出电压降低。若输出降低反馈电路同样能自适应调整，使输出电压升高。关于这个电路的结构和参数选择，有更多的专业知识和工作经验需要补充，但是，因篇幅所限，在此从略。
图（18）开关电源标准反馈控制电路
2．RCD 吸收电路
参看图5，R8、C6和D6 构成RCD 吸收电路（电阻、电容和二极管），用以吸Q1截止时变压器主绕组产生的反电动势。因为Q1截止时变压器主绕组产生的反电动势极性“①负②正”，该电压与电源同相串联施加到开关管Q1的集电极，Q1集电计将承受很高的电压，增加 RCD 吸收电路可以适当减小峰值电压（原理类似于三极管控制继电器，在继电器两端反并联二极管，三极管由导通→截止时，继电器线圈感生电动势由反并联二极管提供电流通路、释放能量）。既使有RCD 吸收电路保护，在Q1刚截止时集电极的电压仍然高达400V 左右，见图7。若没有RCD 吸收电路，Q1集电极电压更高——这是Q1安全工作的一大隐患。
许多国内厂商对RCD 吸收电路认识不足，个别厂商更认为它可有可无，如图2东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器干脆把RCD 吸收电路去掉了——可以想象这个充电器安全工作状况如何了！
既使国内部分厂商保留该电路，但是对它的参数选择也是一塌糊涂，比如电阻阻值偏大、功率偏小，电容容量偏小、耐压偏低，很多厂商直接用1N4007，这哪儿成啊！1N4007是低速管，该处是高频信号，用高速管才行啊！
对RCC手机充电器而言，RCD吸收电路经验参数如下：电阻47K～82K，电容102-472/1000V，二极管：高速管。
3．电源滤波器
为了提高整个系统EMC抗干扰性能，大功率开关电源在电源输入一般会串入电源滤波器，如图19。其中C1、C2用于抑制“共模干扰”，C3、C4用于抑制“差模干扰”，NTC是负温度系数的热敏电阻，可以减小上电瞬间大电流对C5的冲击，正常工作约10Ω。
图（19）电源滤波器
如图20是保定市四北电子有限公司出品的SKDX-0610A开关电源局部，该部分就是电源滤波器。
图（20）电源滤波器实物图
为了减小输出电源的纹波，有的公司把次级整流后的单个电容滤波改为 型滤波器，电路如图21。这个电路结构同样适用于输入侧，如图5方框A位置，只是电容要换成高压型，在输出功率不大的情况下，电解电容的容量一般取值几uF～几十uF，电感的感量几uHF～十几uH。
图22是丹阳市辰阳电子科技有限公司为夏新公司生产的TA7型手机充电器，设计者考虑到13001功率太小，改为13003作为开关管，反馈电路采用18标准结构，稳定性和可靠性都比较高。从实物图可以看出该充电器设计精细、用料考究，比珠三角地区杂牌厂生产的充电器“真实”多了！
图（21）π型滤波器
图（22）π型滤波器实物
另外，大家可能对整流图（1）次级整流二极管D5的位置觉得很别扭，很不符合大家的观察习惯，把它移动到虚线框B位置即可（原理上是等效的）。
自激振荡开关电源
自激振荡（RCC）开关电源 中山市技师学院 一、概述 目前市场上销售的手机充电器，从电路结构和充电方式上可分为两大类：第一类是“机充式”充电器，另一类是“直充式”充电器（也叫座充）。所谓“机充式”充电器，就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等（比SL1051、BQ241010/2/3等），输出电压一般在5.5～6.5V；而“直充式”充电器也叫万能充电器，直接对电池充电，由于锂电池（充）满电压为4.2V，所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。 手机充电器输出功率都比较小，一般在5W以下，国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。为了节约成本，国内许多厂商都采用RCC（Ringing Chock Converter）开关电源设计方案。RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉，所以深受国内厂商青睐。然而，读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生，原因不是产品原理有问题，而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的；更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存，不得不使出最下策——只要能输出电压，尽其所能地节省元件! 另外，国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕（反馈），因此输出电压很难控制，负载能力较差，空载时输出电压偏高，带上负载后电压才正常。从目前市场上流通的充电器来看，成本基本在2-3元之间。国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量，一般采用集成电路设计方案，电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高，成本通常是国内厂商的3-5倍，质量当然要好。 由于手机充电器输出功率较小（对电网干扰小）、产品受体积所限（消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”），无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器，输入侧电源滤波器（与EMC测试有关的元器件）都一概省去，部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容（Y电容）也节省掉了，所以，几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。既然通不过EMC测试，依照中国法律就不能销售，因此厂家就打“擦边球”，把充电器定位为赠品，国家对电器赠品并没有强制安规要求。再则，质量认证部门考虑到手机充电器输出功率小、对电网干扰小，在对手机作认证时对充电器“睁一只眼、闭一只眼”，于是，不符合国家标准的手机充电器就堂而皇之地进入市场了。当然，对于用户来说这些元器件的存在与否与充电的电性能几无关系，并不会影响消费者正常使用，只是与国家标准要求不符而已！ RCC充电器电路结构简单，工作频率由输入电压与输出电流（自适应）改变，控制方式为频率调制（PFM），工作频率较高，如图1是RCC充电器原理框图。 1由于许多国外知名公司的手机充电几乎都由国内厂商代工，所以该处应理解为国内厂商生产的自主品牌的内销充电器，下同。
ST公司基于MOSFET的自激式(RCC)开关电源设计(整合)
ST公司自激式开关电源设计 1 Power Transformer Design Calculations l The specifications: –V AC= 85~265V l Line frequency: 50~65Hz –V O= 5V –I O= 0.4A Taking transient load into account, the maximum output current is set as I O(m a x)= 1.2I O= 4.8 A 1.1Switching Frequency The system is a variable switching frequency system (the RCC switching frequency varies with the input voltage and output load), so there is some degree of freedom in switching frequency selection. However, the frequency must be at least 25kHz to minimize audible noise. Higher switching frequencies will decrease the transformer noise, but will also increase the level of switching power dissipated by the power devices. The minimum switching frequency and maximum duty cycle at full load is expressed as f S(m i n)= 50 kHz D m a x= 0.5 where the minimum input voltage is 50kHz and 0.5, respectively. 1.2 STD1LNK60Z MOSFET Turn Ratio The maximum MOSFET drain voltage must be below its breakdown voltage. The maximum drain voltage is the sum of: l input bus voltage, l secondary reflected voltage, and voltage spike (caused by the primary parasitic inductance at maximum input voltage). The maximum input bus voltage is 375V and the STD1LNK60Z MOSFET breakdown voltage is 600V. Assuming that the voltage drop of output diode is 0.7V, the voltage spike is 95V, and the margin is at least 50V, the reflected voltage is given as: V fl= V(B R)DS S–V m arg i n–V D C(ma x)–V s p k= 600 –50 –375 –95 = 80 V The Turn Ratio is given as where, V fl= Secondary reflected voltage V(BR)DSS= MOSFET breakdown voltage V margin= Voltage margin
常见几种开关电源工作原理及电路图
一、开关式稳压电源的基本工作原理 开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公式计算， 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路
图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。
自激振荡的产生和消除
运放震荡自激原因及解决办法 分类：信号完整性运放2011-07-10 21:10 10663人阅读评论(0) 收藏举报360工作测试网络 闭环增益G=A/(1+FA)。其中A为开环增益，F为反馈系数，AF为环路增益 A(开环增益) = Xo/Xi F(反馈系数)=Xf/Xo 运放震荡自激的原因： 1、环路增益大于1 (|AF|》1) 2、反馈前后信号的相位差在360度以上，也就是能够形成正反馈。 参考《自控原理》和《基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计》
在负反馈电路时，反馈系数F越小越可能不产生自激震荡。换句话说，F越大（即反馈量越大），产生自激震荡的可能性越大。对于电阻反馈网络，F的最大值是1。如果一个放大电路在F=1时没有产生自激振荡，那么对于其他的电阻反馈电路也不会产生自激振荡。F=1的典型电路就是电压跟随电路。所以在工作中，常常将运放接成跟随器的形式进行测试，若无自激再接入实际电路中 自激振荡的引起,主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成,由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容,这样在级间都存在R-C相移网络,当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加相移.此外,在运放的外部偏置电阻和运放输入电容,运放输出电阻和容性负载反馈电容,以及多级运放通过电 源的公共内阻,甚至电源线上的分布电感,接地不良等耦合,都可形成附加相移.结果,运放输 出的信号,通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移,且若反馈量足够大,终将使负反馈转变成正反馈,从而引起振荡. 重要的概念 相位裕度---如下图所示，显然我们比较关心当20lg|AF|=0时，相位偏移是否超过180
自激式开关电源的原理
第3章自激式开关电源的原理与应用 自激式开关电源利用调整管、变压器辅助绕组构成正反馈通路，实现自激振荡，再借助反馈信号稳定电压输出。由于调整管兼作振荡管，所以无须专设振荡器，故所用的元器件较少，电路简单、成本低，在一定程度上简化了电路。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源，比如手机充电器、打印机、自动化仪器仪表、电视机和显示器等。 本章拟在讲述自激式开关电源基本电路的基础上，以几种变压器耦合型自激式开关电源的电路实例为载体，配合关键点的测试波形，剖析它们的工作原理，希望引领读者进入开关电源的万千世界。 3-1 自激式开关电源的工作原理 3.1.1 自激式开关电源的特点 1．自激式开关电源 现在所有由市电供电的AC-DC设备，几乎全部采用变压器耦合型开关电源，也称为隔离型开关电源。功率管周期性通断，控制开关变压器初级绕组存储输入电源的能量，通过次级绕组进行能量释放。显然，开关电源的输入与输出是通过变压器的磁耦合传递能量的。由于变压器绕组之间是绝缘的，因此初次级绕组完全隔离，即“热地”和“冷地”是绝缘的，且绝缘电阻和抗电强度均可达到很高，这一特点对用电安全尤为重要。 若开关管的激励脉冲是由变压器辅助绕组与开关管构成的正反馈环路自激振荡产生的，称为自激式开关电源。由于自激式开关电源的调整管兼作振荡管，因此无须专设振荡器。除非特别说明，本书讲述的自激式开关电源均是指自激式变压器耦合型开关电源，下面就介绍这方面的知识。 2．自激式开关电源的特点 （1）自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。 （2）自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡产生的，是一种非固定频率的变换电路，随输入电压和负载变化而变化，轻载时开关频率较高或间歇振荡，满载时频率会自动降低。 U相对值发生变化，因此D （3）自激式开关电源在占空比D发生改变时，开关管的C I与CE 变化范围较小，一般小于50%。 （4）自激式开关电源具备一定的自保护功能，一旦负载过重，必然破坏反馈条件，振荡将因损耗过大而减少或和间歇振荡，因此保护电路比较简单，这是自激式开关电源的一大优点。 （5）自激式开关电源的电流峰值高、纹波电流大，由于工作频率随输入电压和负载电流变化而变化，在高功率、大电流工作时稳定性差，故仅适宜60W以下的小功率场合。由于许多办公设备、手机充电器和仪器仪表等在这个功率范围之下，故自激式开关电源的使用相当普遍。
运算放大电路可能遇到自激振荡和阻塞现象解决办法
运算放大电路 1.运放的阻塞现象和自激振荡及它们消除措施电路图 集成运放出现阻塞现象时，放大电路将失往放大能力，相当于信号被运放阻断一样。例如电压跟随器就常发生阻塞现象，这是由于跟随器的输进、输出电压幅度相等，其输进信号的幅度一般较大(跟随器作为输出级时)，假如运放输进级偏置电压不大于输进信号的峰一峰值，则输进级在输进信号峰值时会变为饱和状态，当出现饱和时，输进、输出电压变为同相，负反馈就变为正反馈。显然，正反馈将导致输进级一直处于饱和状态，输进信号将不能正常输出，这就造成了阻塞现象。 为了进一步说明阻塞现象的成因，举例如下：图(a)为晶体管输进型运放的输进级电路，现假定共模输进电压范围小于+8V，并假定输出信号的电压振幅为+14V。若运放接成电压跟随器，参见图(b)，现有一个大于8V的信号加于同相输进端(对应③脚)，当输进信号处于正半周时，输出电压V o也为正值，这个电压V o经反馈加在输进差动放大电路Q2的基极，此时Q2将处于饱和导通状态(集电结处于正向偏置)，因此+Vs通过Q2的集电极电阻直接加在运放的输出端，使运放出现阻塞现象。一旦发生阻塞，只能采用切断电源的方法来破坏正反馈。即为恢复运放正常工作，需暂时切断电源。这种阻塞现象具有极大的危险性，它可能使器件迅速损坏，其原因是：由图(a)知输进级采用NPN型晶体管组成差动放大电路，由于输进信号幅度超过共模电压的答应范围，电路将在信号正峰值时出现阻塞，若信号源内阻
较低，反馈电阻也较小，流过Q2集电结的电流就过大，有可能烧坏晶体管Q2，使集成运放损坏。另外，在输出端上不论什么原因产生的输出瞬时过压也会造成阻塞现象。 消除阻塞现象的方法一般可分为两类：限制输进电压法和防止输出瞬时过压法。图(b)所示电路即为限制输进电压钳位法，图中±Vcm 为共模输进电压上、下限极限值，运用二极管D1和D2实现将输进电压钳位在±Vcm之间。这个方法具有通用性。当运放的电压放大倍数大于l时，其钳位电平值应降低相应的倍数。
基于自激振荡的手机充电器电路
基于自激振荡的手机充电器电路 百度文库---翩翩奇货1一，输入半波整流滤波电路：220V 交流从左边输入，一端经过一个4007二极管半波整流，另一端经过一个10欧1W 的碳膜电阻后，由10uF 高压电容滤波。这个10欧的电阻是用来做过流保护的，如果后面出现故障等导致过流，那么这个电阻将被烧断，从而避免引起更大的故障。 二，初级开关管与其防护电路：电路中间的4007、4700pF 电容、82KΩ电阻，构成一个高压吸收电路，当开关管13003关断时，负责吸收线圈上的感应电压，从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。13003为开关管，耐压400V，集电极最大电流1.5A，最大集电极功耗为14W，用来控制原边绕组与电源之间的通、断。当原边绕组不停的通断时，就会在开关变压器中形成变化的磁场，从而在次级绕组中产生感应电压。 三，开关管驱动与保护电路：中间510KΩ为启动电阻，给开关管提供启动用的基极电流。13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻，电流经取样后变成电压(其值为10*I)，这电压经二极管4148后，加至三极管C945的基极上。当取样电压大约大于1.4V，即开关管电流大于0.14A 时，三极管C945导通，从而将开关管13003的基极电压拉低，从而集电极电流减小，这样就限制了开关的电流，防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构，将开关管的最大电流限制在140mA 左右)。变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经底下整流二极管4148整流，22uF 电容滤波后形成取样电压。为了分析方便，我们取三极管C945发射极一端为地。那么这取样电压就是负的(-4V 左右)，并且输出电压越高时，采样电压越负。取样电压经过6.2V 稳压二极管后，加至开关管13003的基极。前面说了，当输出电压越高时，那么取样电压就越负，当负到一定程度后，6.2V 稳压二极管被击穿，从而将开关13003的基极电位拉低，这将导致开关管断开或者推迟开关的导通，从而控制了能量输入到变压器中，也就控制了输出电压的升高，实现了稳压输出的功能。而下方的1KΩ电阻跟串联的2700pF 电容，则是正反馈电路，从取样绕组中取出感应电压，加到开关管的基极上，以维持振荡。 三，次级电路：右边的次级绕组感应电压经肖特基二极管RF93整流，220uF 电容滤波后输出6V 的电压。因为开关电源的工作频率较高，所以需要工作频率的二极管。这里可以用常见的1N5816、1N5817等肖特基二极管代替。同样因为频率高的原因， 变压器也必须使用高频开关变压器，铁心一般为高频铁氧体磁芯，具有高的电阻率，以减小涡流。
自激式开关电源的原理
第3章自激式开关电源的原理与应用自激式开关电源利用调整管、变压器辅助绕组构成正反馈通路，实现自激振荡，再借助反馈信号稳定电压输出。由于调整管兼作振荡管，所以无须专设振荡器，故所用的元器件较少，电路简单、成本低，在一定程度上简化了电路。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源，比如手机充电器、打印机、自动化仪器仪表、电视机和显示器等。 本章拟在讲述自激式开关电源基本电路的基础上，以几种变压器耦合型自激式开关电源的电路实例为载体，配合关键点的测试波形，剖析它们的工作原理，希望引领读者进入开关电源的万千世界。 3-1 自激式开关电源的工作原理 3.1.1 自激式开关电源的特点 1．自激式开关电源 现在所有由市电供电的AC-DC设备，几乎全部采用变压器耦合型开关电源，也称为隔离型开关电源。功率管周期性通断，控制开关变压器初级绕组存储输入电源的能量，通过次级绕组进行能量释放。显然，开关电源的输入与输出是通过变压器的磁耦合传递能量的。由于变压器绕组之间是绝缘的，因此初次级绕组完全隔离，即“热地”和“冷地”是绝缘的，且绝缘电阻和抗电强度均可达到很高，这一特点对用电安全尤
为重要。 若开关管的激励脉冲是由变压器辅助绕组与开关管构成的正反馈环路自激振荡产生的，称为自激式开关电源。由于自激式开关电源的调整管兼作振荡管，因此无须专设振荡器。除非特别说明，本书讲述的自激式开关电源均是指自激式变压器耦合型开关电源，下面就介绍这方面的知识。 2．自激式开关电源的特点 （1）自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。 （2）自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡产生的，是一种非固定频率的变换电路，随输入电压和负载变化而变化，轻载时开关频率较高或间歇振荡，满载时频率会自动降低。 （3）自激式开关电源在占空比D 发生改变时，开关管的C I 与CE U 相对值发生变化，因此D 变化范围较小，一般小于50%。 （4）自激式开关电源具备一定的自保护功能，一旦负载过重，必然破坏反馈条件，振荡将因损耗过大而减少或和间歇振荡，因此保护电路比较简单，这是自激式开关电源的一大优点。 （5）自激式开关电源的电流峰值高、纹波电流大，由于工作频率随输入电压和负载电流变化而变化，在高功率、大电流工作时稳定性差，故仅适宜60W 以下的小功率场合。由于许多办公设备、手机充电器和仪器仪表等在这个功率范围之下，故自激式开关电源的使用相当普遍。
自激振荡系统matlab仿真课程设计
课程 计算物理和MATLAB 课程设计 题目 自激振动系统的MATLAB 仿真 专业 姓名 学号 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容： 研究范?德?波耳(Van der pol)方程()0202202 2 =+--x dt dx x x dt x d ωμ所描述的非线性有阻尼 的自激振动系统，其中μ是一个小的正的参量，0x 是常数。下面简称范?德?波耳方程为VDP 方程。在VDP 方程中，增加外驱动力t V ωcos 项所得到的方程 ( )0 cos 2 02 2022 =++--t V x dt dx x x dt x d ωωμ称强迫VDP 方程，其中外驱动力的振幅、角频率分别是 V 和ω。试研究强迫VDP 方程的行为。 基本要求： 1.演示VDP 方程所描述的系统在非线性能源供给下，从任意初始条件出发都能产生稳定的周期性运动。 2.采用庞加莱映像，演示强迫VDP 方程在不同参数下所存在四种吸引子，即周期1吸引子、周期2吸引子、不变环面吸引子和奇怪吸引子。 3.对于强迫VDP 方程，在v 和w 为定值条件下，逐渐增大μ值，将出现周期倍分岔和混沌现象。 主要参考资料： [1] Steven E. Koonin, 秦克诚译. 计算物理学. 北京：高等教育出版社，1993. [2] 马文淦等. 计算物理学. 合肥：中国科学技术大学出版社，1992. [3] 张志涌. 精通MA TLAB6.5. 北京：北京航空航天大学出版社，2003. 完成期限 指导教师 专业负责人 2012年 2 月 23 日
第1章 概述 1.1 自激震荡 自激振动是一种对科学技术非常有意义而在自然界又广泛存在的非线性振动. 我们知道,对线性阻尼振动系统,严格的周期运动只能由受周期性驱动力作用的受迫振动产生;而对非线性系统,有一种自激振动系统,在非振动的能源供给下,它能产生严格的周期运动,这是人们十分感兴趣的现象。自激系统是一个非线性的有阻尼的振动系统,在振动过程中伴随有能量损耗,但系统存在一种机制,使能量能够由非振动能源通过系统本身的反馈调节,及时适量地得到补充,从而产生一个稳定的不衰减的周期运动,这样的振动称为自激振动[1]。 自激振动现象是一种普遍现象。如钟摆、弦乐器以及人的心脏的周期性跳动。活塞发动机的周期性运动等都是利用这种现象来建立不衰减的周期运动；但有些自激振动是十分有害的，这些现象应该设法避免。 1.2 范·德·波耳（Van der pol ）方程 在此课程设计中，我们主要研究范?德?波耳(V an der pol)方程： ( )02 02 2022 =+--x dt dx x x dt x d ωμ （1-1） 所描述的非线性有阻尼的自激振动系统，其中μ是一个小的正的参量，0x 是常数。下面简称范?德?波耳方程为VDP 方程。 在VDP 方程中，增加外驱动力t V ωcos 项所得到的方程： ( )0cos 2 02 2022 =++--t V x dt dx x x dt x d ωωμ （1-2） 称强迫VDP 方程，其中外驱动力的振幅、角频率分别是V 和ω。 VDP 方程所描述的系统在非线性能源供给下，从任意初始条件出发都能产生稳定的周期性运动。 而对于强迫VDP 方程，在V 和为 ω定值条件下，μ逐渐增大，将出现周期倍分岔和混浊现象。
自激振荡器电路的解析过程
自激振荡器电路的解析过程 图中用灯泡代表喇叭.当开关按下，电流从X1-->C1--->R1--->Q1基极--->Q1--->发射极---->负这个路径向电容充电,由于电容一开始电压不能突变,电容开始瞬间左边直接等于电压电压1.5V 相当于短路. Q2基极此时为高电平截止,随着电容充电电流的减少,C1左边电压变成负电，Q1截止，此时电容开始放电，放电回路分2路：第一：C1---->X1----->Q2集电极------>Q2基极。第二:C1----->X1------>Q2集电极------>Q2发射极------>Q1基极------->Q1发射极------>负.一旦放电完毕，Q1又开始导通，就出现发声现象.注：仿真软件局限性：开关闭合是，仿真软件只认为有直流信号，导致仿真失效. PNP 三极管正向导通电阻小，反向导通电阻大。 刚上电的时候，10T上有电压，所以其电流逐渐增加。三极管Q1导通，30T上有了电压，电流放大增加，结果导致10T电流减小。10T电流减小到一定程度，Q1截止，30T上没了电流。T1的能量在次级释放。周而复始，产生震荡。 这是一个开关式手机充电器电路。二极管D3将220交流电半波整流，经电容C1滤波，形成大约300V直流电源电压。300V直流电源电压经R2 4M7电阻给三极管Q1提供微弱的基极电流使其导通，由于变压器3、4脚之间的电感作用，Q1集电极电流缓慢上升，上升到大约0.05A时，电阻R1电压达到13x0.05=0.65V，使晶体管Q2导通，将Q1基极电流旁路，Q1关断。变压器3、4端电感线圈的电流经二极管D7向1、2端之间的副边转移，这样的周期性工作给电容C4充电形成4.3V电压，经R6限流使LED亮，表示充电器工作，如经USB接口接上手机锂电池，就给手机锂电池充电。 追问： 谢谢，，您回答的特别好。。但我还是有些地方不懂，Q1关闭之后R1上将没有压降，Q2是如何继续导通的还是就进入下个周期了。。？还是Q1截止之后次级输出电压，反馈绕组
超详细的反激式开关电源电路图讲解
反激式开关电源电路图讲解 一，先分类 开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下： 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求) 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 2000W以上全桥 二，重点 在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善) 今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图! 三，画框图 一般来说，总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。开关电源的电路包括以下几个主要组成部分，如图1
图1，反激开关电源框图 四，原理图 图2是反激式开关电源的原理图，就是在图1框图的基础上，对各个部分进行详细的设计，当然，这些设计都是按照一定步骤进行的。下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。 图2 典型反激开关电源原理图
五，保险管 图3 保险管 先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。 作用：安全防护。在电源出现异常时，为了保护核心器件不受到损坏。 技术参数：额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。 分类：快断、慢断、常规 计算公式：其中：Po：输出功率 η效率：(设计的评估值) Vinmin ：最小的输入电压 2：为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。 0.98： PF值 六，NTC和MOV NTC 热敏电阻的位置如图4。 图4 NTC热敏电阻
自激振荡的应用分析
自激振荡的应用分析 ( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011) 摘要：自激振荡电路广泛应用于信号产生电路中，有关它的应用和消除方法是电子电路中的热门话题。本文从自激振荡的工作原理出发，详细分析了自激振荡在RC 振荡电路和LC 振荡电路中的工作原理，最后讨论了自激振荡的抑制方法。 关键词：自激振荡，RC 自激振荡，LC 自激振荡，自激振荡的消除 1引言 自激振荡常用于正弦波发生器、交流控制信号等。自激振荡的应用于许多电路，如正弦波振荡器广泛用于各种电子设备中，在模拟电子技术中属于必不可少的一种元件。它是一种不需要输入信号控制就能自动地将直流能量转换为特定频率和振幅的正弦交变能量的电路。常见的自激振荡电路如RC 振荡电路和LC 振荡电路。RC 振荡电路中，RC 网络既是选频网络又是正反馈电路中的一部分。该电路特点是电路简单，经济但稳定性不高。相比之下还有LC 振荡电路，LC 振荡器的选频网络是LC 谐振回路，它们的振荡频率都比较高，LC 振荡电路的特点是频率范围宽，容易起振，但频率稳定性不高。 本文从自激振荡的产生原理入手，进而讨论其抑制方法及应用。正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫兹以下到几百兆赫兹以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 2自激振荡的概念和形成条件以及自激振荡的稳定 自激振荡就是电路中有一部分信号从输出端反馈到输入端，反馈回的信号加强了电路的振荡。下面以常见的负反馈放大电路和正反馈放大电路为例解释一下自激振荡[1]。 Xi Xf Xi ’ 放大电路 反馈网络 正向传输反向传输 Xo 图1负反馈放大电路 Xi Xf Xi ’放大电路 反馈网络 正向传输 反向传输 Xo 图2正反馈放大电路 比较图1和 图2就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。由于振荡电路的 输入信号i X =0，所以i X =f X 。由于正、负号的改变，有反馈的放大倍数为：
LC振荡电路的工作原理及特点
简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路，顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路，这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种，比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式，它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比，如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话，就必须提高其振荡频率，而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡，是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性，使得电磁这两种能量在交替转化，简而言之，由于电能和磁能都有最大和最小值，所以才有了振荡。当然，这只是一个理想情况，现实中，所有的电子元件都有一些损耗，能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部，导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件，这个放大元件可以是三极管，也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件，这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大，从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线)，从能量角度看没有其它形式的能向内能转化，即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感，电容器C集中了全部电路的电容，无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波，是严格意义上的闭合电路，LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化，即便是电容器内产生的变化电场，线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场，向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流，它无法用线圈在磁场中转动产生，只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始)：电场能达到最大，磁场能为零，回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始)：电场能为零，磁场能达到最大，回路中感应电流达到最大。 充电过程：电场能在增加，磁场能在减小，回路中电流在减小，电容器上电量在增加。从能量看：磁场能在向电场能转化。 放电过程：电场能在减少，磁场能在增加，回路中电流在增加，电容器上的电量在减少。从能量看：电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的
自激式串联开关电源
第3章 自激式开关电源的原理 自激式开关电源驱动开关管的信号由自激振荡产生，在一定程度上简化了电路。它所用的元器件少，电路简单成本低。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源，比如自动化仪器仪表、视盘机、电视机、显示器、打印机和手机充电器等。 本章在讲述自激式开关电源的基本电路的基础上，以自激式开关电源的电路实例为载体，分析几种变压器耦合型开关电源的工作原理。 ∮3-1 自激式开关电源的工作原理 3.1.1 自激式开关电源的特点 1．自激式开关电源的工作原理 （1）自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。 （2）自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡形成的，是一种非固定频率的变换电路，随输入电压和负载变化而变化，空载时开关频率可达100kHz ，满载时可能会降到20kHz ，频率的变化几乎与变压器的匝数和电感量无关。 （3）自激式开关电源的具备了一定的自保护功能，一旦负载过重，必然破坏反馈条件，振荡将因损耗过大而减少或和停振，因此保护电路也比较简单，这是自激式开关电源的一大优点。 （4）自激式开关电源在改变占空比D 时，振荡兼开关管的E i 与CE U 相对值发生变化，因此D 变化范围较小，一般不大于0.5。 （5）自激式开关电源的开关电流峰值高、纹波电流大，由于它的工作频率随着输入电压和负载电流变化而变化，在高功率、大电流工作时稳定性差，因此仅用于60W 以下的小功率场合。 2．自激式开关电源的类型 自激式开关电源按输入、输出连接方式可分为串联型（降压式非隔离型）、并联型（升压式非隔离型）和变压器耦合型（隔离型）。在变压器耦合型自激式开关电源中，按开关管的连接方式又可分为单管式、推挽式和桥式等。由于自激式并联型属于升压型，实际应用很少，所以，本章我们主要讲述用于AC-DC 变换的自激式中的串联型和变压器耦合型开关电源。 3.1.2 自激式串联型开关电源 1．自激式串联型开关电源的工作原理 自激式串联型开关电源是早期采用的一种开关电源，由于开关管、储能电感与负载串联，其输出电压比输入电压低，也称为降压式非变压器耦合型开关电源。 如图3-1所示为自激式串联型开关电源的结构原理图。I C 、O C 分别是输入电压I U 、输出电压O U 的滤波电容；开关管用一个开关符号模拟替代；L 为储能电感；VD 为续流二极管。电路中还包含采样电路、电压基准、比较放大和脉宽调制电路的功能框图。
自激振荡的应用分析之欧阳家百创编
欧阳家百创编 自激振荡的应用分析 欧阳家百（2021.03.07） ( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011) 摘要：自激振荡电路广泛应用于信号产生电路中，有关它的应用和消除方法是电子电路中的热门话题。本文从自激振荡的工作原理出发，详细分析了自激振荡在RC振荡电路和LC振荡电路中的工作原理，最后讨论了自激振荡的抑制方法。 关键词：自激振荡，RC自激振荡，LC自激振荡，自激振荡的消除 1引言 自激振荡常用于正弦波发生器、交流控制信号等。自激振荡的应用于许多电路，如正弦波振荡器广泛用于各种电子设备中，在模拟电子技术中属于必不可少的一种元件。它是一种不需要输入信号控制就能自动地将直流能量转换为特定频率和振幅的正弦交变能量的电路。常见的自激振荡电路如RC振荡电路和LC振荡电路。RC振荡电路中，RC网络既是选频网络又是正反馈电路中的一部分。该电路特点是电路简单，经济但稳定性不高。相比之下还有LC振荡电路，LC振荡器的选频网络是LC谐振回路，它们的振荡频率都比较高，LC振荡电路的特点是频率范围宽，容易起振，但频率稳定性不高。 本文从自激振荡的产生原理入手，进而讨论其抑制方法及应用。正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫兹以下到几百兆赫兹以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 2自激振荡的概念和形成条件以及自激振荡的稳定 自激振荡就是电路中有一部分信号从输出端反馈到输入端，反馈回的信号加强了电路的振荡。下面以常见的负反馈放大电路和正反馈放大电路为例解释一下自激振荡[1]。 图1负反馈放大电路 图2正反馈放大电路 比较图1和图2就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。由于振荡电路的输入信号=0，所以=。由于正、负号的改变，有反馈的放大倍数为： 正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路组成有：放大电路、正反馈电路、选频网络、稳幅电路。为了
开关电源的基本原理与分类方法
开关电源的基本原理与分类方法 开关电源是指调整功率管以开关方式进行工作的稳压电源。缩写为SPS(Switching Power Supply),开关电源的核心部分是一个直流变换器。目前开关电源向着高频、高可靠性、低功耗、低噪声、抗干扰和模 块化方向发展。开关电源现在在社会上应用越来越广泛，需求也越来越大。 电源在一个典型系统中或者在一台机器中担当十分重要的角色，电源给系统的电路提供持续、稳定的 能量，使得系统或者机器能够正常地工作。电源的好坏直接影响了系统能否正常工作。随着电源的应用和 需求越来越广泛，人们对于电源的要求也越来越高。人们对电源的效率、体积、重量、稳定性和可靠性等 方面都有了更高的要求。 开关电源正是以其效率高、体积小、重量轻、稳定性高、零负载消耗低等多方面的优势逐步取代了效 率低、又笨又重的线性电源。现在社会上出现的需要应用开关电源的仪器、机器越来越多;利用开关电源作为驱动电源的产品也层出不穷，例如LED驱动开关电源的需求量越来越多。而现代电力电子技术的发展， 特别是大功率器件IGBT和MOSFET、各类电源芯片的迅速发展，将开关电源的工作频率提高到相当高的水平，使得开关电源的转换效率不断提高。人们对于转换效率的不断要求也促使开关电源的开发技术将越来 越高。 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输 出短路保护电路等部分构成。 开关带能源的工作原理： 首先是将交流输入电源经整流滤波成脉动直流;然后通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上;接着开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载;最后，输出 部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制PWM占空比，以达到稳定输出的目的。 常见的开关电源的分类方法有下列几种： 1.按激励方式的不同可以划分为他激式和自激式。他激式开关电源电路中专设激励信号振荡器;自激式开关功率管兼作振荡管。该形式的开关电源电路结构简单, 元器件少, 可以做成低成本的开关电源。 2.按调制方式的不同可以划分为脉宽调制型、频率调整型和混合调整型。脉宽调制型保持振荡频率保 持不变, 通过调节脉冲宽度来改变输出电压的大小;频率调整型保持占空比保持不变(脉冲宽度保持不变) , 通过改变振荡频率来改变输出电压大小;混合调整型是脉冲宽度和振荡频率均可进行调节的开关电源。 3.按开关管电流的工作方式的不同可以划分为开关型和谐振型。开关型用开关晶体管把直流变成高频 标准方波, 其电路形式类似于他激式;谐振型用开关晶体管与LC谐振回路将直流变成标准正弦波, 其电路 形式类似于自激式开关电源。 4.按开关晶体管的类型的不同可以划分为晶体管型和可控硅型。晶体管型采用晶体管(包括场效应管) 作为开关功率管;可控硅型采用可控硅作为开关功率管。这种电路的特点是直接输入交流电压, 不需要一次整流部分。
波形发生电路(自激振荡电路)
https://www.360docs.net/doc/e92445564.html,/v_show/id_XNzQxNjQyNzY=.html 第八章波形发生电路（自激振荡电路） 8.1 正弦波发生电路原理 8.2 RC正弦波振荡电路 8.3 LC正弦波振荡器 8.4 石英晶体振荡器(简称晶振) 波形发生电路的基本类型有两种：正弦波发生电路与非正弦波发生电路。 §8.1 正弦波发生电路原理 正弦波发生电路通常称为正弦波振荡器。是模拟电子电路的一种重要形式。特点是不需要外加任何输入信号就能根据要求而输出特定频率的正弦波信号。这种特点称为“自激振荡”。 波形发生电路是非常典型的正反馈放大电路。 一、产生自激振荡的条件 假设图示电路中：先通过输入一个正弦波 信号，产生一个输出信号，此时，以极快的速度 使输出信号，通过反馈网络送到输入端，且使 反馈信号与原输入信号“一模一样”，同时切断原输入信号，由
于放大器本身不能识别此时的输入究竟来自信号源，还是来自本身的输出，既然切换前后的输入信号“一模一样”，放大器就一视同仁地给予放大，形成： 输出→反馈→输入→放大→输出→反馈→…… 这是一个循环往复的过程，放大器就构成了一个“自给自足”的自激振荡器。 上述假设指出：只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模一样”。才能产生自激振荡，“一模一样”就是自激振荡的条件——亦称平衡条件。 i U U =5 是正弦波，而描述正弦波的三要素是：振幅、 频率和相位。 i U U =5 振幅相等；相位相同（若相位总相同，则频 率和初相一定都相等） 因为自激振荡是一个正反馈放大器，故可用反馈的概念来描述振荡条件。 当 f i U U =时 u u i u u i f A F U U A F U U ===11
开关电源原理图精讲.pdf
开关电源原理（希望能帮到同行的你更加深入的了解开关电源，温故而知新吗！！） 一、开关电源的电路组成[/b]：： 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下： 二、输入电路的原理及常见电路[/b]：： 1、AC输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防
止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。 2、 DC输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路[/b]：： 1、 MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图：