彩色电视机开关稳压电源原理(一)
概述
在电视机中，稳压电源是非常重要的电路部分，它是其它一切电路能够正常工作的基础，它的性能的好坏将直接影响到图像和伴音的质量。开关稳压电源是20世纪70年代以来发展非常迅速的新技术，它被广泛应用在彩色电视机中。开关稳压电源的效率高，开关管工作在开关状态，功耗小，所以开关电源的工作效率可达80％～90％。而通常的调整式稳压电源的效率可达50％左右。开关稳压电源的稳压范围宽，它是把交流市电整流后的直流电压通过开关管的开关工作再把直流变成交流脉冲，再经过整流滤波把交流脉冲变成直流电压，所以，只要开关电路能够正常工作，就能够设法输出稳压的直流电压。因此，它允许输人的电压大范围地变化，特别适用于电网波动大的地区。
近年来，随着电子技术的发展，彩色电视机开关稳压电源电路中出现了许多新器件，同时在电路结构形式上也有了很大的改进和提高。开关稳压电源也由分立元件逐步发展到了厚膜集成电路，即将取样电路、基准电路、比较放大电路、脉冲调制电路以及开关管集成在一块集成电路中，使开关稳压电源的元器件数量大幅度地减少，从而提高了开关电源的可靠程度。随着微电子技术的发展，开关稳压电源厚膜电路的集成度将越来越高。由于引入“过零检测”和“逻辑控制电路”等先进的数字电路技术，使得开关稳压电源的稳压性能越来越好，保护功能越来越完善，从而使开关稳压电源的故障率越来越低。
开关稳压电源是一个大家族，它的种类繁多，电路形式也多种多样。按照构成电路的器件种类划分，有分立元件组成的开关稳压电源和厚膜集成电路组成的开关稳压电源；按开关管在电路中的连接方式划分，有串联开关稳压电源、并联开关稳压电源和脉冲变压器耦合开关稳压电源；按开关管的激励方式划分，有自激式开关稳压电源和他激式开关稳压电源；按稳压的控制方式划分，有脉冲调宽式和脉冲调频式（即调制开关脉冲的宽度和调制开关脉冲的频率）开关稳压电源。另外，还有受不受行脉冲同步之分。从误差取样方式来划分，还有间接取样和直接取样之分，等等。
尽管构成开关稳压电源的电路有多种多样，也不管开关稳压电源的电路有多么复杂，但它们的基本原理是不变的。它一般都是由图l所示的一些功能方框图组成。方框A对输人的220V/5OHz交流电压进行整流，产生出约310V的未稳压的直流电压。方框B利用方框A输出的未稳压的直流电压进行开关振荡，产生出频率约在15～5OkHz范围的开关脉冲电压。方框C对开关脉冲进行变压和整流，产生出稳定的直流输出电压。方框D对输出电压进行取样，据此对方框B进行负反馈控制，从而保证输出电压稳定。
在开关稳压电源中，保证输出直流电压的稳定是一个核心问题，它是依靠称之谓“脉冲调制电路”来完成的。脉冲调制有脉冲宽度调制和脉冲频率调制两种。脉冲宽度调制和脉冲频率调制在工作原理上基本相同，都是控制开关脉冲的占空比，即开关管导通时间与开关周期的比值。在电视机的开关稳压电源中，所谓脉冲宽度调制是指开关工作频率受行扫描频率的锁定，所以开关脉冲周期恒定为64us，稳压过程中是通过改变开关管的导通时间，即开关脉冲波形的占空比来达到直流输出电压的稳定。脉冲频率调制是指开关脉冲频率与电视机内行频不同步，但它也同样是通过控制开关管的导通时间来稳定输出直流电压的，即开关脉冲宽度受控于输出直流电压的变化量，而其开关工作频率也跟着变化。当输出直流电压升高时，脉冲频率调制电路促使开关管导通时间缩短（开关电源的工作频率随着升高）。由于开关管导通时间缩短，储能元件所储的能量减少， 后使输出电压下降，达到稳压的目的。
串联开关稳压电源基本原理
图2是串联开关电源的基本电路。电路中的Q为开关管，二极管为续流二极管，电感L为储能元件，C为滤波电容，RL为负载电阻。开关管Q串联在输人电压E1与负载RL之间。在开关管的基极输人开关脉冲信号，开关管会周期地开关而处于饱和导通和截止两种状态。二极管D类似于行输出电路中的阻尼二极管，与开关
管处于相反的工作状态。在开关管Q导通时，D则截止，而开关管Q截止时，二极管D则导通。从而使负载电路中有连续的电流流通，故称为续流二极管。二极管D不仅提高了电路工作效率，同时改善了输出直流电压中的纹波。
开关管Q基极输人正脉冲时，开关管饱和导通，集射极之间压降近似为零，输人电压El加至续流二极管负极，所以二极管D截止。输人电压E1经Q,L,C,RL形成回路，回路电流经L向C充电，并向负载供电。电感和电容一样，可作为储能元件。当电流流入时或电流断开时，都会以磁场能的形式储存在电感中。开关管基极输人负脉冲时，开关管截止，电感中的电流不能突变，则在电感中会感应出左负右正的电压，电感上的感应电压可使二极管D导通，储存在电感L中的能量则通
过二极督D继续向电容C充电，同时也供给负载电流，即将电感中的磁能转换为电容的电能或向负载释放，维持了负载电流的连续性。这里，电感L与电容C组成了良好的滤波电路，滤除输出直流电压中的开关脉冲频率纹波及其谐波。
图3是串联开关稳压电源原理方框图。其稳压原理是：如果输人的交流电压或负载电流发生变化，会引起输出电压E0的变化。通过取样电路取出其变化量与基准电压作比较，其误差电压通过比较放大器放大，控制（即调制）开关脉冲宽度达到稳定直流输出电压的目的。脉冲调制电路的功能是对开关脉冲宽度进行调制，即用误差电压作为调制信号，使开关脉冲宽度受误差电压控制。
串联开关稳压电源的效率高，而且效率与输人电压E1的大小无关。但是，串联开关稳压电源无电源变压器，它的开关管与输出直流电压直接相连，所以机器底板带电，属于热底板形式。
并联开关稳压电源基本原理
图4是并联开关电源的基本电路。
在电视机中，稳压电源是非常重要的电路部分，它是其它一切电路能够正常工作的基础，它的性能的好坏将直接影响到图像和伴音的质量。开关稳压电源是20世纪70年代以来发展非常迅速的新技术，它被广泛应用在彩色电视机中。开关稳压电源的效率高，开关管工作在开关状态，功耗小，所以开关电源的工作效率可达80％～90％。而通常的调整式稳压电源的效率可达50％左右。开关稳压电源的稳压范围宽，它是把交流市电整流后的直流电压通过开关管的开关工作再把直流变成交流脉冲，再经过整流滤波把交流脉冲变成直流电压，所以，只要开关电路能够正常工作，就能够设法输出稳压的直流电压。因此，它允许输人的电压大范围地变化，特别适用于电网波动大的地区。
近年来，随着电子技术的发展，彩色电视机开关稳压电源电路中出现了许多新器件，同时在电路结构形式上也有了很大的改进和提高。开关稳压电源也由分立元件逐步发展到了厚膜集成电路，即将取样电路、基准电路、比较放大电路、脉冲调制电路以及开关管集成在一块集成电路中，使开关稳压电源的元器件数量大幅度地减少，从而提高了开关电源的可靠程度。随着微电子技术的发展，开关稳压电源厚膜电路的集成度将越来越高。由于引入“过零检测”和“逻辑控制电路”等先进的数字电路技术，使得开关稳压电源的稳压性能越来越好，保护功能越来越完善，从而使开关稳压电源的故障率越来越低。
开关稳压电源是一个大家族，它的种类繁多，电路形式也多种多样。按照构成电路的器件种类划分，有分立元件组成的开关稳压电源和厚膜集成电路组成的开关稳压电源；按开关管在电路中的连接方式划分，有串联开关稳压电源、并联开关稳压电源和脉冲变压器耦合开关稳压电源；按开关管的激励方式划分，有自激式开关稳压电源和他激式开关稳压电源；按稳压的控制方式划分，有脉冲调宽式和脉冲调频式（即调制开关脉冲的宽度和调制开关脉冲的频率）开关稳压电源。另外，还有受不受行脉冲同步之分。从误差取样方式来划分，还有间接取样和直接取样之分，等等。
尽管构成开关稳压电源的电路有多种多样，也不管开关稳压电源的电路有多么复杂，但它们的基本原理是不变的。它一般都是由图l所示的一些功能方框图组成。方框A对输人的220V/5OHz交流电压进行整流，产生出约310V的未稳压的直流电压。方框B利用方框A输出的未稳压的直流电压进行开关振荡，产生出频率约在15～5OkHz范围的开关脉冲电压。方框C对开关脉冲进行变压和整流，产生出稳定的直流输出电压。方框D对输出电压进行取样，据此对方框B进行负反馈控制，从而保证输出电压稳定。
在开关稳压电源中，保证输出直流电压的稳定是一个核心问题，它是依靠称之谓“脉冲调制电路”来完成的。脉冲调制有脉冲宽度调制和脉冲频率调制两种。脉冲宽度调制和脉冲频率调制在工作原理上基本相同，都是控制开关脉冲的占空比，即开关管导通时间与开关周期的比值。在电视机的开关稳压电源中，所谓脉冲宽度调制是指开关工作频率受行扫描频率的锁定，所以开关脉冲周期恒定为64us，稳压过程中是通过改变开关管的导通时间，即开关脉冲波形的占空比来达到直流输出电压的稳定。脉冲频率调制是指开关脉冲频率与电视机内行频不同步，但它也同样是通过控制开关管的导通时间来稳定输出直流电压的，即开关脉冲宽度受控于输出直流电压的变化量，而其开关工作频率也跟着变化。当输出直流电压升高时，脉冲频率调制电路促使开关管导通时间缩短（开关电源的工作频率随着升高）。由于开关管导通时间缩短，储能元件所储的能量减少， 后使输出电压下降，达到稳压的目的。
串联开关稳压电源基本原理
图2是串联开关电源的基本电路。电路中的Q为开关管，二极管为续流二极管，电感L为储能元件，C为滤波电容，RL为负载电阻。开关管Q串联在输人电压E1与负载RL之间。在开关管的基极输人开关脉冲信号，开关管会周期地开关而处于饱和导通和截止两种状态。二极管D类似于行输出电路中的阻尼二极管，与开关
管处于相反的工作状态。在开关管Q导通时，D则截止，而开关管Q截止时，二极管D则导通。从而使负载电路中有连续的电流流通，故称为续流二极管。二极管D不仅提高了电路工作效率，同时改善了输出直流电压中的纹波。
开关管Q基极输人正脉冲时，开关管饱和导通，集射极之间压降近似为零，输人电压El加至续流二极管负极，所以二极管D截止。输人电压E1经Q,L,C,RL形成回路，回路电流经L向C充电，并向负载供电。电感和电容一样，可作为储能元件。当电流流入时或电流断开时，都会以磁场能的形式储存在电感中。开关管基极输人负脉冲时，开关管截止，电感中的电流不能突变，则在电感中会感应出左负右正的电压，电感上的感应电压可使二极管D导通，储存在电感L中的能量则通
过二极督D继续向电容C充电，同时也供给负载电流，即将电感中的磁能转换为电容的电能或向负载释放，维持了负载电流的连续性。这里，电感L与电容C组成了良好的滤波电路，滤除输出直流电压中的开关脉冲频率纹波及其谐波。
图3是串联开关稳压电源原理方框图。其稳压原理是：如果输人的交流电压或负载电流发生变化，会引起输出电压E0的变化。通过取样电路取出其变化量与基准电压作比较，其误差电压通过比较放大器放大，控制（即调制）开关脉冲宽度达到稳定直流输出电压的目的。脉冲调制电路的功能是对开关脉冲宽度进行调制，即用误差电压作为调制信号，使开关脉冲宽度受误差电压控制。
串联开关稳压电源的效率高，而且效率与输人电压E1的大小无关。但是，串联开关稳压电源无电源变压器，它的开关管与输出直流电压直接相连，所以机器底板带电，属于热底板形式。
并联开关稳压电源基本原理
图4是并联开关电源的基本电路。
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2011-1-11 12:46:21统计：［］
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