1.2 开关电源的基本构成和稳定度

1.2.1 开关电源的基本构成

图1-5为开关电源的基本功能框图，由高压侧的整流电路、滤波电路，能量转换开关变压器T，开关管，低压侧的整流电路、滤波电路，用于输出电压（或电流）反馈的稳压电路组成。

图1-5 开关电源的基本功能框图

简化后的开关电源功能框图如图1-6所示。U_I为市电经整流滤波后的直流电压，U_O为输出电压，DC-DC转换器用于功率变换，是开关电源的核心部分，此外还有启动、过流和（或）过压保护、噪声滤波器等组成部分。在隔离型开关电源中，误差放大器的输出信号，需经光电耦合器进行电气隔离后，送到高压侧（图中未画出）。

图1-6 简化后的开关电源功能框图

1.2.2 开关电源的稳定度

视频1

1.稳定度

稳定度是指输出电压随输入电压或负载变化的程度，也称电压调整率。开关电源的稳定度比串联线性电源低，对于输入电压的变化，后者的输出几乎不变，前者的变化比后者大10³倍左右。

在如图1-7所示的开关电源电路中，由于反馈放大器的作用，输出电压与输入电压变化之比为

式中，A为放大器的增益，包含由电阻分压器（R₁和R₂ ）引起的衰减量。若A设为1000，则ΔU_O/ΔU_I=10^-3，意味着输入电压变化10V，输出电压就要变化10mV。若为线性电源，则输出电压只变化10μV。

图1-7 开关电源电路

2.输出阻抗

开关电源的输出阻抗为

式中，r_D为整流器的等效（串联）电阻；r_L为电抗器的直流电阻。输出阻抗虽因整流器中二极管的额定电流不同而异，但二极管等效电阻r_D为几十毫欧姆，电抗器的直流电阻r_L也与此相近。若r_D=25mΩ，r_L=25mΩ，A=1000，则输出阻抗R_O为50μΩ，在相同反馈放大器增益时，开关电源的输出阻抗比线性电源低。

对于线性电源，输出对输入的瞬态响应特性由开关管的h_rb决定。这里的h_rb是指晶体管基极接地工作方式的输入反馈系数，在工程实用时可忽略不计。对于开关电源，输入的瞬态变化全部表现在输出端，若减小这种变化，则会极大地影响反馈放大器的增益与频率特性，一般为ms数量级。在提高开关频率的同时，反馈放大器的频率特性将得到改善。

负载变化线性电源的瞬态响应由反馈放大器的频率特性及输出滤波电容的容量与特性决定，对于开关电源，瞬态响应主要由输出LC滤波器的特性决定，可以通过提高开关频率、降低输出滤波器LC乘积的方法来改善瞬态响应特性。