无工频变压器的高频开关电源结构。将这种开关型稳压电源应用于UPS中作为辅助电源的形式较多,但常见的有3种类型:他励式反激电源、他励式正激电源以及具有自身反馈的直流变换器。
( 1 )他励式反激电源图4 -38所示即为他励式反激电源的原理电路图,图中高压开关管VT在占空比为δ= Ton/ Ton的脉冲驱动下或导通或关断,直流电压V;被变换为高频方波交流电压,经变压器给输出电容C和负载提供能量。
由图4 -38可知,由于开关管的驱动脉冲是由其他电路供给,故称之为他励式。输出电容器C和负载R是在开关管截止时从变压器次级获得能量,因而称之为反激电源。其工作原理可简述如下。
①当驱动脉冲为高电平时,开关管VT从截止变成导通,变压器的初级线圈N。流过的电流p线性增加，在Np上产生-极性为上正下负的感应电势,使次级线圈N。产生一极性. 负下正的感应电势,二极管VD承受反向偏压而截止, ij为零,变压器不能将输入端能量传送到输出端,此时负载电流由电容放电提供,变压器初级线圈电感储存能量。
②当驱动脉冲为低电平时,开关管VT从导通变为截止, j趋向于零,变压器初级线圈Ng的磁通量变小,使次级线圈N变为上正下负的感应电势,二极管VD导通,给输出电容C充电,同时也向负载供电。同普通开关电源一样,其输出电压大小的调整可通过调整驱动脉冲的占空比δ= Ton/ Ts来实现。
( 2 )他励式正激电源如图4-39所示为他励式正激电源原理图,它与反激式的不同之处在于开关管VT导通期间,输入端电源经变压器T向输出电容C和负载提供能量。在结构上,变压器T增加了一个去磁线圈Nt。N的匝数一般与N。相同,但也可不同。正激式电源的工作过程与反激式电源基本相似。
当驱动信号为高电平时, VT从截止变为导通Np线圈流过电流逐渐增大在N。线圈上产生一上正下负的电动势,同时次级线圈Ng也产生一个上正下负的感应电势,二极管VD2导通,输入端能量经变压器T、二极管VD2提供给电感L、电容C和负载。
当驱动脉冲为低电平时,开关管VT从导通变成截止,趋向于零,感应电动势的方向相反(上负下正)，使二极管VD2截止,二极管VD;正向导通,电感L向负载提供能量。这时去磁线圈N的感应电势为.上正下负, VD1二极管导通,以使Nt上存储的能量通过VD1回送到直流输入回路,起到去磁作用。
对于正激式变换器,驱动脉冲的占空比一般不能大于0.5。若大于0.5 ,易使变压器初级绕组中存储的能量在一个周期内无法释放完,在开关管再次导通时,去磁电流不为零,在开关管集电极会引起很大的尖峰电流,使变压器趋于饱和,而导致开关管VT损坏。
( 3 )反馈式辅助电源辅助电源也可以通过高频变压器获得输出后反馈过来提供,此时需要一个启动电路提供瞬时能量,使PW M型电源启动。
图4-40是反馈式辅助电源的一一个例子。
这是一个直接从电网整流的正激单端开关型稳压电源,辅助电源V由起振后高频变压器T1的一组副边输出电压通过二极管VD106提供,中间虚线框内是辅助电源的启动电路,在电网合闸时,电容C2通过电阻Rr充电,其电压被稳压管VZ钳位。C2是-个容量较大(如图中为600μF)的低压电解电容,用以储能。R:阻值较大 ,以限制稳态时稳压管VZ的工作电流。当C2充电完毕后,按下启动按钮开关K ,晶体管VT]通过R2获得偏流而启振,压器Tg副边绕组N503的正向电压通过二极管VD502馈送给正激单端开关电源的控制电路和驱动电路，高压开关管获得正向基极驱动而导通,高频变压器T1的副边绕组Nz获得正向电压, 并通过VD106作为辅助电源提供,启动电路的作用即告完成。
反馈式辅助电源作为PWM型开关电源本身的一组负载，可取代死负载,从而可望提高效率,体积也不大,但电路比较复杂。
