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1、电视机电源电路的分析与仿真摘要：进入21世纪以来, 利用计算机仿真辅助设计开关电源已成为国际电源领域的一项新技术。利用这些计算机仿真软件不仅能完成开关电源的优化设计，还能对开关电源进行仿真, 彻底改变了依赖于人工计算、样机制作和调试的传统设计模式，降低开发研制的成本、缩短了设计周期。本文论述了普通电源电路的分析与仿真以及具体电视机电源的分析与仿真并简要介绍了PSPICE的功能。给出了电视机开关电源电路实例，详细论述了日立CTP-236D电视机电源工作原理，对日立CTP-236D电视机电源电路进行了仿真。本文采用通用电路分析软件PSPICE，在保证模拟电路精度的情况下，建立实时电路仿真模型，进而
2、对电视机开关电源系统进行计算机实时仿真分析，该方法可优化系统的设计方案，验证实际电视机电源的工作特性。关键字：电视机；开关电源；PSPICE 仿真TV Power Supply Circuit Analysis and SimulationAbstract: Entering the 21st century, using computer design of switch power supply areas has become the international new technology. Using the software not only can finish the opti
3、mization design of switch power supply, also can switch power simulation, thoroughly changed the dependent on artificial calculation, the prototype manufacturing and testing of traditional design patterns, reduce the cost, shorten the development cycle of design. This paper discusses the general pow
4、er circuit analysis and simulation and analysis and simulation of the TV set, and briefly introduces PSPICE function. Given the TV switching power supply circuit examples, expounds 236D - Hitachi CTP power, working principle of TV sets 236D - Hitachi CTP of power is simulated. Based on common circui
5、t analysis software, PSPICE simulating circuits, the establishment of the accuracy of real-time simulation model, then the TV switching power supply system by computer simulation analysis, this method can be optimized design scheme of the system, the actual working characteristics of TV set.Key word
6、s: sets；switch power supply；PSPICE simulation目 录1引言12电源电路综述12.1电源电路组成及电路作用12.1.1电源电路的整流电路22.1.2电源电路的滤波电路22.1.3电源电路的稳压电路22.1.4电源电路的保护电路32.2电源电路各部分的分析与仿真32.2.1整流电路的分析与仿真32.2.2电容滤波电路的分析与仿真42.2.3电感滤波电路的分析与仿真62.2.4稳压电路的分析与仿真73开关电源电路93.1开关电源简介93.2并联型开关稳压电源组成103.3并联型开关电源工作原理114实际电视机开关电源电路分析与仿真134.1日立CTP-23
7、6D电视机电源原理图的绘制134.2日立CTP-236D电视机电源工作原理144.3日立CTP-236D电视机电源保护电路164.4日立CTP-236D电视机电源的仿真17参考文献24致 谢251引言电源技术一直是电子电路研究的最重要技术领域之一，而开关电源技术，又是电源技术中的主要技术。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOS-FET制成的500kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高
8、开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启关闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论
9、上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。2电源电路综述2.1电源电路组成及电路作用电源电路的组成可用如图1所示方框图来说明。从图中可以看出，它由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路和保护电路组成。图1电源电路组成方框图2.1.1电源电路的整流电路整流电路作用时将交流电转换成单向脉动性电压。整流电路主要有三种：半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路。2.1.2电源电路的滤波电路滤波电路的作用是将单向脉动性直流电加以平滑，去掉交流成分，保留直流成分。滤波电路主要由滤波电容构成，具体种类较多，如型滤波器、
10、电子滤波器等。2.1.3电源电路的稳压电路稳压电路输入端输入的电压已经是直流电压，通过稳压电路使输入的直流工作电压V。稳定在某一数值上，而不随交流市电压大小波动和负载变化而变化。并不是所有的电源电路需要稳压电路，在一些对直流工作电压无稳压要求的场合下（如收录机中），可以不用稳压电路。稳压电路的种类较多，常见的由三种。一是硅稳压二极管稳压电路，二是串联调整管稳压电路，三是开关型稳压电路。2.1.4电源电路的保护电路保护电路是用来保护电源电路安全工作的电路，保护电路具体保护内容较多，如过流保护、过压保护等。并不是所有的电源电路中都设有保护电路，彩色电视机电源电路中通常设有各种形式的保护电路14。2
11、.2电源电路各部分的分析与仿真2.2.1整流电路的分析与仿真图2所示电路是具有纯电阻负载的半波整流电路。图中TF1为电源变压器，VD为整流二极管，R1代表所需直流电源的负载。由于二极管的单向导电功能，使变压器次级交流电压变换成负载的单向脉动电压，从而实现了整流。由于这种电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，故称半波整流。在半波整流电路中，负载上得到的脉动电压是含有直流成分的，这个直流电压等于半波电压在一个周期内的平均值。它等于变压器次级电压有效值的45%，即=0.45。图2半波整流电路图与仿真波形全波整流过程中，四个二极管两两轮流导通，正负半周内都有电流流过。例如，当为正半周时，二极管
12、VD1和VD2因加正向电压而导通，VD3和VD4因加反向电压而截止。电流从变压器正端出发流经二极管VD1，负载电阻和二极管VD2，最后流入变压器负端，并在负载上产生电压降。桥式整流电路的输出直流电压为：=0.9，二极管反向峰值电压是全波整流电路的一半，即=210。图3全波整流仿真电路图与波形2.2.2电容滤波电路的分析与仿真电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端并联一个电容即构成电容滤波电路，滤波电容容量较大，因为一般均采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正、负极。电容滤波电路利用电容的充电作用，使输出电压趋于平滑。如图4所示，当变压器副边电压处于正半周并且数值大于电容
13、两端电压时，二极管D1、D3导通，电流一路流经负载电阻，另一路对电容C充电。因为在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为0，所以电容两端电压（）与相等，当上升到峰值后开始下降，电容通过负载电阻放电。但是由于电容按指数规律放电，所以当下降到一定数值后，uc的下降速度小于的下降速度，使大于从而导致D1、D3反向偏置而变为截止。此后，电容C继续通过放电，uc按指数规律缓慢下降。当的负半周幅值变化到恰好大于uc时，D2、D4因加正向电压变为导通状态，再次对C充电，上升到的峰值后又开始下降，下降到一定数值时D2、D4变为截止，C对放电，按指数规律下降，放电到一定数值时D1、D3变为导通，重复上述
14、过程。经滤波后的输出电压不仅变得平滑，而且平均值也得到提高10。电容充电时，回路电阻为整流电路的内阻，即变压器内阻和二极管的导通电阻之和，其数值很小，因而时间悉数很小。电容放电时，回路电阻为，放电时间常数为C，通常远大于充电时间常数。因此，滤波效果取决于放电时间。电容愈大，负载电阻愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且平均值愈大。输出电压平均值为。为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足的条件。由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为电容的耐压值应大于11。图4电容滤波电路图与仿真波形2.2.3电感滤波电路的分析与仿真在大电流负载情况下，由于负载电阻很小，若采用电容滤波电路
15、，则电容容量势必很大，而且整流二极管的冲击电流也非常大，这就使得整流管和电容器的选择变得困难，甚至不太可能，在此情况下应当采用电感滤波，由于电感线圈的电感量要足够大，所以一般需要采用有铁心的线圈。电感的基本性质是当流过它的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小，而且整流二极管的导通角增大。图5所示电路是具有纯电阻负载的电感滤波电路。电感滤波电路
16、输出电压平均值小于整流电路输出电压平均值，在线圈电阻可忽略的情况下，。在电感线圈不变的情况下，负载电阻愈小，输出电压的交流分量愈小，脉动愈小。注意，只有在远远小于时，才能获得较好的滤波效果。另外，由于滤波电感电动势的作用，可以使二极管的导通角等于，减小了二极管的冲击电流，平滑了流过二极管的电流，从而延长了整流二极管的寿命。图5电感滤波电路图为了减小脉动，可采用复式滤波，如图6所示。如型RC滤波、型LC滤波、CLC滤波、CRC滤波以及T型滤波等17。图6复式滤波电路图2.2.4稳压电路的分析与仿真由稳压二极管D2和限流电阻R1所组成的稳压电路是一种最简单的直流稳压电源如图7所示。其输入电压是整流
17、滤波后的电压，输出电压Uo就是稳压管的稳定电压Uz，R2是负载电阻。图7稳压管稳压电路图与仿真稳压管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调，不能满足很多场合下的应用。串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定；并且，通过改变反馈网络参数使输出电压可调。如前所述，在稳压管稳压电路中，负载电流最大变化范围等于稳压管的最大稳定电流和最小稳定电流之差（），不难想象，扩大负载电流最简单的方法是：将稳压管稳压电路的输出电流作为晶体管的基极电流，而晶体管的发射机电流作为负载电流，电路采用射极输出形式13。图8线性稳压电路原理图所示电路
18、引入了电压负反馈，故能够稳定输出电压。但它们与一般共集放大电路有着明显的区别：其工作电源不稳定，“输入信号”为稳定电压，并且有求输出电压在变化或负载电阻变化时基本不变16。调整管基准电路采样电路比较放大电路保护电路负载图8线性稳压电路原理图基本调整管稳压电路的输出电压依然不可调，且输出电压将因的变化而变，稳定性较差。为了使输出电压可调，也为了加深电压负反馈以提高输出电压的稳定性，通常在基本调整管稳压电路的基础上引入放大环节。若同相比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，则其输出电压就可调节；同时，为了扩大输出电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成具有放大环节的串联型
19、稳压电路。输出电压为 2-1由于集成运放开环差模增益可达80dB以上，电路引入深度电压负反馈，输出电阻趋近于0，因为输出电压相当稳定。实用的串联型稳压电路至少包含调整管、基准电压电路、采样电路和比较放大电路等四个部分。此外，为使电路安全工作，还常在电路中加保护电路。集成稳压电源型号种类很多，有多引出端可调试，有三引出端式。常用的有W7800系列（输出正电压）和W7900系列（输出负电压），输出固定电压有5，8，12，18，20，24等档次。图9所示为线性稳压电路，输入输出电压差至少为2-3V。电容C1是在输入线较长时抵消其电感效应，以防止产生自激震荡；C3为了消除电路的高频噪声，改善负载瞬态的
20、响应。图9线性稳压电路图与仿真波形3开关电源电路3.1开关电源简介AC/DC就是交流变换为直流；AC/AC就是交流变交流，即为DC/AC称为逆变，DC/DC就是直流变交流后又变为直流；凡是用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态的电路变换成另一种形态的电路，叫开关变换，以自动控制稳定输出并有各种保护环节电路的电源，叫开关电源（Switching Power Supply）。开关电源的重要参数：Vinmin：电源运行时输入最低电压；如：AC90265V这里Vinmin=90V。Vinman：电源运行时输入最高电压；如：AC90265V这里Vinman=265V。噪声和纹波：附加在直流输出信号上的
21、交流电压和高频尖峰的峰值，通常为mv级。占空比：在高频开关电源中，开关元件的导通时间和变换器的工作之比。ESR：等效串联电阻，它表示电解电容呈现的电阻值的总合，ESR越小，性能越好。电压调整率：输入电压变化时，输出电压的变化率，即电压调整率=（最高输出电压Voutmax最低输出电Voutmin）/额定输出电压Vout）100%。负载调整率：负载电流从半载到额定负载时，输出电压的变化率，即负载调整率=（V满V半）/V额100%。效率：电源的输出功率与输入功率的百分比，即效率=Pout/Pin100%。电源方案的选择：工作方式有反激、正激、推挽、半桥、全桥等9。3.2并联型开关稳压电源组成开关型稳
22、压电源按开关调整管的连接方式分类可分成串联型和并联型，两类电路在工作原理上基本相同，电压调整范围和工作效率也大致相同。并联型电路在可靠性和安全保护方面较串联型电路要好一些,所以目前多采用并联型开关稳压电源。图10所示是并联型开关电源的方框图，交流市电经整流滤波后加到高频脉冲变压器初级，开关调整管串接脉冲变压器初级后并接在输入端。在行频脉冲作用下，开关管周期性地导通截止使初级未稳压的直流电源变换成了行频矩形脉冲，由脉冲变压器耦合到次级，再经整流滤波后就获得直流输出电压Uo。与串联型稳压电源类似，它也对输出取样，再与基准电压比较得出误差电压，经放大后去脉冲调宽电路，以改变脉冲宽度的方式调整输出电压
23、的大小6。图10并联型开关电源组成框图开关型稳压电源按其激励方式分类，可分成他激控制式和自激控制式。他激式电路需附加一个振荡器来产生开关脉冲，开关脉冲作用于开关管使电源电路有输出，待电视机正常工作后可由行频脉冲作为开关脉冲，振荡器就可以停振。自激式电路是利用开关管、脉冲变压器等构成正反馈环路形成自激振荡，使开关稳压电源有电压输出，电视机正常工作时自激振荡受行频脉冲的同步，解决了开关电源的独立工作能力。自激式电源即使在行扫描电路发生故障时，电源电路仍能自激振荡而有直流电压输出，这对电视机的维修与调整是较为方便的。开关型稳压电源按稳压控制方式来分，可分成脉冲宽度控制方式和频率控制方式两类。电视机中
24、采用脉宽控制方式较多，其电源工作频率与行频同步(15625Hz)，以改变开关管导通时间Ton的方法来调节输出电压使Uo稳定。频率控制方式则是保持开关管导通时间Ton(或截止时间Toff)不变,通过控制开关脉冲频率(周期)，相应调节脉冲占空比使输出电压达到稳定。3.3并联型开关电源工作原理脉冲变压器耦合并联型开关稳压电源在彩色电视机中应用较多。其基本电路组成如图11所示，V为开关调整管，T又称为储能变压器，由于工作频率较高，故采用铁氧体材料的铁芯，VD为脉冲整流二极管，C是滤波电容器，也起储能作用，RL为电源的负载。电路的工作过程类似于行输出电路，设V为理想开关管，则电路的工作电压、电流波形如图
25、11所示。图11并联型开关电源基本电路及工作波形彩电开关电源把220V交流电直接整流后，再滤波，成为直流的300V左右电压，此电压主路进开关变压器，经开关管入地。开关管的基极受震荡电路控制，在开关管的前面有一个自激震荡电路，此电路开机瞬间由+300V分压控制，开关变压器正常启动后，有一个绕组来提供震荡电压，这个震荡电路又受保护电路及稳压电路控制。在电源中，自激震荡的频率很高，一般在1000HZ以上，这样做的目的就是：减小变压器的体积、提高转换效率等。在变压器后是整流部分，就是把交流电整流为电视适用的直流电。这种电源，不仅使用在电视上，在DVD等家电上也被广泛使用。开关电源变压器和普通电源变压器
26、有很大的差异!首先它的铁芯因工作频率高大都采用铁氧体磁芯，它体积小，效率高，故绕组都采用高强度漆包或纱包铜线。最重要的是它的初级绕组不是接交流电源的，它是开关管的振荡回路负载。因维持振荡需要正反馈电流，因而初级线圈或是有反馈抽头，或是另设一组反馈线圈。由开关管和初级线圈组成的自激振荡高频交流电压由互感在次级产生各组交流电压，再经整流滤波便有了多路直流输出5。4实际电视机开关电源电路分析与仿真4.1日立CTP-236D电视机电源原理图的绘制图 12日立CTP-236D电视机电源电路图4.2日立CTP-236D电视机电源工作原理电路的工作过程如下：开关电路等效为一间歇振荡器，如图13所示。接通电源
27、时，先由电源通过R910、R907、R908供给开关管Q901基极一个很小的正向偏置电流，使Q901开始导通而形成集电极电流Ic。Ic流过脉冲变压器T901初级，产生的感应电压为上正下负，则次级感应电压为上负下正。以3、4端而言，3为地，4为正。这个正电压经R902、R909和C908等回授到Q01基极，使基极电流大大增加，集电极电流也大大增加。这是一个强烈的正反馈过程，使开关管Q901迅速进入饱和状态。与此同时，二极管D906、D907处于反偏状态。Q901饱和后，加在初级线圈的输入直流电压使初级线圈电流按线性规律增大(储存磁能)，而基极电流流过R902、R909和C908，对C908充电。
28、此电压对基极是反偏的，故使Q901基极电位越来越低，基极电流越来越小。当C908上充的电压达一定值时，Q901脱离饱和进入放大区12。图 13 开关电路等效图当Q901进入放大区，基极电流减小导致集电极电流Ic减小，初级感应电压变为上负下正，相应次级4端感应电压比地还负，通过R902、R909、C908反馈到开关管Q901基极，使Q901基极电位更负，基极电流、集电极电流更进一步下降。这也是一个正反馈雪崩过程，使开关管Q901由饱和导通迅速转向截止。Q901截止后，C908上所充电荷通过R902、R909、T901次级3、4绕组和D905回路很快放完，再由未稳直流电源经R910、R907、R9
29、08向电容C908反向充电至基极电位为正时，重新有基流产生，形成正反馈使Q901饱和，进入下一周期振荡。开关管Q901截止期间，脉冲变压器T901次级7、8端的感应电压使D906、D907导通，贮存在T901中的磁能以电能形式向负载放电，并向贮能电容C909、C910充电。为了稳定开关重复频率和减小开关电路对图像的干扰，当行扫描电路正常工作后，将行逆程脉冲经C912耦合至开关管Q901基极，叠加在原来的Ub上，使Q901提前导通，故开关管Q901将按行周期同步地工作。由于开关电路受行频同步，周期将是不变的，稳压过程只能通过控制开关管的导通时间Ton来调整输出电压。脉宽控制电路等效如图14所示，
30、晶体管Q903相当于受误差电压控制的变阻器，它并联在开关管Q901基极，对Q901基极电流起分流作用。当误差电压使Q903 基极电位上升，则Q903集电极电流也上升，对Q901基极分流增大，Q901导通时间Ton就减小。充的能量少了，自然输出直流电压就减小。反之，Q903基极电流减小，则Q901导通时间Ton就增加，输出电压就上升13。图14脉宽控制等效电路电路的稳压过程如下：厚膜组件CP901封装了两个电阻和一个稳压二极管，输出的108V电压经电阻分压后加到比较放大器Q902基极，稳压管产生的基准电压加到Q902发射极。若某种原因使输出电压升高，因稳压二极管两端电压基本不变，故Q902发射极
31、电压的上升量大于基极电压的上升量，Ube2=Ub-Ue为负值，致使Q902(PNP管)基极电流、集电极电流增加，导致Q903基极电流和集电极电流也增大，Q903的分流作用增强而使开关管Q901导通时间Ton缩短，使输出电压减小。类似地，当输出电压降低时，电路也能自动调高输出电压。由此使输出电压达到稳定。4.3日立CTP-236D电视机电源保护电路对于开关稳压电源来说，实现过压、过流保护是相当简便而有效的。此机的过压、过流保护电路由可控硅Q705、晶体管Q704和厚膜组件CP701(型号HM9102)等组成，如图15所示。图15电源保护电路行、场扫描电路工作在高电压、大电流状态，特别是彩色显像管
32、的第二阳极电压高达25kV左右。在这样高的电压下，容易产生X射线。但正常情况辐射的X射线很弱，不会对人体造成危害。若由于某种原因，例如行逆程电容容量变小，行扫描频率降低或者稳压电源故障引起行电路直流供电电压升高，将导致行输出高压增高。这一方面会损坏元器件，另一方面高压阳极电压的升高会使X射线的辐射大大增强，这对人体是有害的。因此，电源设有高压限制电路。一旦高压升高，行逆程脉冲幅度也按比例增大，经D705、C730整流、滤波后使CP701的1脚电压上升，2脚和3脚电压也跟着上升。当2、3脚分压值升高到使稳压二极管击穿，则将使Q704基极电压升高，发射极电压亦随之升高，可控硅Q705控制栅有正触发
33、信号而导通(有的机型不用Q704，而是直接驱动可控硅Q705)，108V直流电压被短路(R720只有2.2)，二极管D908由截止转为导通，使开关管Q901基极偏置电压降低，再加负载短路使T901的正反馈无法形成，则间歇振荡停止，开关电源不工作。图中的R714(10)是行输出管发射极电阻，R625(2.7)是OTL场输出PNP管集电极串的电阻。当行、场扫描电路电流过大时，导致Q704基极和发射极电压上升，可控硅Q705导通而使保护电路动作。R625是保险电阻，本身也会因电流太大而熔断。并联在整流二极管D906、D907上的电容器C911、C915和串联电感L904、L906等是为防止高频辐射而
34、加的。C901作用也一样。4.4日立CTP-236D电视机电源的仿真通过对某些参数的适当调整来满足实际的电源特性，验证理论设计的可行性，降低开发研制的成本,为应用PSPICE 软件对电力电子电路进行计算机仿真提供了参考。在保证模拟电路精度的情况下，建立实时电路仿真模型，进而对开关电源系统进行计算机实时仿真分析。PSPICE软件作为实时电路仿真软件，具有图形功能强大、元器件模型比较精确等优点。但也存在明显缺陷，模型库提供的元器件模型较少，虽然随着软件版本的提高，元件模型库中的模型逐渐增多，但仍不能够满足开关电源设计者对各种开关电源集成控制( IC) 芯片及其他元器件的使用要求给开关电源的计算机仿
35、真分析增加了一定的难度。因此采用PSPICE通用电路仿真软件对电路进行计算机辅助分析时，首先需要建立适合于PSPICE仿真的实时电路模型，然后根据一定的格式输入要模拟的电路中的元器件及其连接关系。在构造元器件模型的过程中，难点主要在于IC芯片仿真模型的建立。图16日立CTP-236D电视机开关电源电路图如图16所示，接通电源时, 先由电源通过R910、R907、R908供给开关管Q901基极一个很小的正向偏置电流，使Q901开始导通而形成集电极电流Ic。 Ic流过脉冲变压器T901初级，产生的感应电压为上正下负, 则次级感应电压为上负下正。这个正电压经R902、R909和C908等回授到QQ9
36、01基极，使基极电流大大增加，集电极电流也大大增加。 这是一个强烈的正反馈过程, 使开关管Q901迅速进入饱和状态。正脉冲作用到开关管基极使其饱和导通, Uce=0, 故初级线圈L1上电压为上正下负，得 4-1即 4-2饱和后，加在初级线圈的输入直流电压使初级线圈电流按线性规律增大(储存磁能)，上式中I1(0)由初始状态决定。 由上式可见，初级线圈电流i1线性上升，脉冲变压器次级感应的电压UL2为上负下正，二极管VD截止。 在开关管V导通期间，随着i1的上升，变压器中磁能增大，在t1时刻达最大值，初级线圈电流i1仿真波形如图19所示与公式4-2一致。 与此同时, 二极管D906、D907处于反
37、偏状态。而基极电流流过R902 、R909和C908, 对C908充电。 此电压对基极是反偏的, 故使Q901基极电位越来越低, 基极电流越来越小。 当C908上充的电压达一定值时, Q901脱离饱和进入放大区。当Q901进入放大区, 基极电流减小导致集电极电流Ic减小, 初级感应电压变为上负下正, 相应次级4端感应电压比地还负, 通过R902、R909、C908反馈到开关管Q901基极, 使Q901基极电位更负, 基极电流、 集电极电流更进一步下降。 这也是一个正反馈雪崩过程, 使开关管Q901由饱和导通迅速转向截止。 负脉冲作用到开关管基极, 开关管截止，初级感应电压为上负下正,此段时间i
38、1=0，结果与图19所示初级线圈电流i1仿真波形一致。由同名端连接可知此时次级感应的电压为上正下负，二极管VD导通, 脉冲变压器储存的磁能开始释放使电容C被充电并取得输出直流电压Uo。忽略变压器损耗，初级所有能量转移到次级,则初、次级能量关系满足 4-3 得 4-4与图20所示次级线圈i2仿真波形一致。Q901截止后, C908上所充电荷通过R902、R909、T901次级3、4绕组和D905回路很快放完, 再由未稳直流电源经R910、R907、R908向电容C908反向充电至基极电位为正时, 重新有基流产生，形成正反馈使Q901饱和，进入下一周期振荡。次级电流i2从I2m开始线性下降, 该电
39、流的能源就是V导通时由变压器中储存的能量提供的。开关管又导通, 二极管VD截止, 脉冲变压器又储存能量。 当然, 次级能量并未耗完, 又将转移到初级, 使i1从I1(0)开始上升。在V导通、VD截止期间，负载所需的电流就由电容器C放电来供给。 为讨论方便，我们仅看电路工作在平衡状态以后的稳态。 开关管V导通时脉冲变压器储存能量，设能量的增加量为W1 当V截止时二极管VD导通, 脉冲变压器储存的能量被负载消耗, 设能量减小了W2。 平衡状态时一周期内增加的能量应与消耗的能量相等，即有W1=W2 。 因 4-5 4-6I1为脉冲变压器初级电流增加量由4-2 得 4-7次级电流为线性下降的波形，I2
40、为次级电流在开关管V截止期间(Toff)线性减小量,，因此有 4-8由4-7 和4-8得 4-9 由公式可以看出，输出电压Uo与输入电压Ui成正比，与变压器匝数比成正比，与开关晶体管导通时间和截止时间比值Ton/Toff成正比。 调宽型开关稳压电源受行频同步，即周期T=Ton+Toff=TH为64s是固定不变的，所以输出电压Uo通过控制Ton/Toff比值，即控制脉宽来调节。从上述工作过程可以看出，开关管V和二极管VD是反极性激励方式，V导通时VD截止，而V截止时VD导通，电源Ui供出的瞬时功率是比较小的。 另外，开关管仅工作在导通和截止两种状态，管耗很小，再加上脉冲变压器损耗也不大，故电源效
41、率比串联型稳压电源高得多，可达8090%。 开关管Q901截止期间，脉冲变压器T901次级7、8端的感应电压使D906、D907导通，贮存在T901中的磁能以电能形式向负载放电，并向贮能电容C909、C910充电。 为了稳定开关重复频率和减小开关电路对图像的干扰，当行扫描电路正常工作后，将行逆程脉冲经C912耦合至开关管Q901基极，叠加在原来的Ub上，使Q901提前导通，故开关管Q901将按行周期同步地工作。由于开关电路受行频同步，周期将是不变的，稳压过程只能通过控制开关管的导通时间Ton来调整输出压9。 图17开关管Ub的仿真波形图18开关管Uc的波形图19变压器初级电流i1仿真波形图20
42、变压器次级电流i2仿真波形图21变压器次级电压Ui2图22主输出电压波形电视机开关电源仿真波形如图所示。本文所仿真电视机开关电源具有良好的启动特性，从图20中变压器次级电压波形可以看出，系统启动达到稳态超调量很小，其他各路输出电压波形与主输出相似。从图22中电压波形的结果来看，主输出的电压纹波均满足设计要求。开关管以周期性规律迅速导通截止，基极电压Ub波形为频率很高的脉冲信号与图17所示开关管基极电压Ub仿真波形一致。开关管集电极电压Uc波形随开关管导通截止也是周期性的脉冲信号，且与集电极电压极性相反，与图18所示开关管集电极电压Uc仿真波形一致。i1从300mA到500mA线性增长，到20u
43、s突变成为0mA，再经过20us又线性增长，每隔40us周期变化一次，结果见图19。i2从0us到20us一直为0，然后突然由0跳变为500 mA，再经20us线性下降，结果见图20，可看出次级线圈电流在下降过程电流没下降到0，次级线圈还储存有能量，因此次电源是磁通连续的工作状况4。 参考文献1Raymond S Ramshaw，Dereck C Schuurmann. PSPICE Simulation of Power Electrioncs CircuitsM .London :Chapman and Hall ,1997.2Abraham I Pressman. Switching P
44、ower Supply DesignM .New York :Mc Graw2Hill ,1991.3王文章，侯顺庭.初级彩色电视原理及电路M.北京：国防工业出版社，1986：42-43.4王留芳，曹玲芝，杨存祥，孙玉胜.开关电源的PSPICE仿真分析J.郑州轻工业学院学报(自然科学版)，2002.95姜雄，康佳彩色电视机开关稳压电源原理与维修M.北京：人民邮电出版社，2000：25.6李仲君，集成电路彩色电视机基础与维修M.北京：宇航出版社，1988：38.7马宁，陈莉.开关电源电路的SPICE仿真J.计算机与数字工程，19948韩广兴，彩色电视机电源电路M.北京：电子工业出版社，2004：
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