近年来,MOS半导体技术不断发展,使MOS功率型场效应管的研制及生产取得成功。由于MOS功率型场效应管具有截止频率高、开关特性好、功耗小、增益高、激励功率小,不存在二次热击穿等优点,所以用它组成的开关电源广泛应用在便携计算机、彩色电视机、录像机等电子设备中。
功率型MOS场效应管开关电源与双极型功率管开关电源一样,也分串联型与并联型两种。本文以飞利浦彩电的开关电源为例,介绍串联型开关电源,具体电路如附图所示。电路由振荡电路、脉宽调整电路及取样比较电路组成。其中场效应管V610及其外围元件VD610、VD620、C613、C620、C610、L620、R613、R612、R611、R616、R680等组成自激振荡器;V614、VD618、VD617、VD614、L617、C616、C617、C614、C615、R614、R615、R617、R618、R619等组成脉宽调节电路;V628、VD629、R625、R626、R627、R628、R629等元件构成取样比较电路。

l.自激振荡电路
自激振荡电路是开关电源中的核心电路,场效应管V610为开关管,开关变压器②、绕组为反馈绕组,R612、R6ll为反馈电阻,C613为反馈电容,开关变压器②、绕组为主绕组,R610、R613为起动偏置电阻,VD610为保护稳压管,R610、R613、VD613组成软启动电路。
在电源刚启动时,由R610、R613向场效应管V610提供栅极电流,使V610微导通,漏极电流从V610漏极经R680、L612、L621及开关变压器主绕组②、流向负载,主绕组②、上产生②正、负的电动势,从而使反馈绕组②、产生正、②负的反馈电压,此反馈电压经C613、R612向V610提供正反馈电流,强烈的正反馈使V610很快导通。由于场效应管输入阻抗很大,输入电流很小,故在电路中设置了R6ll给反馈电路提供通路,使反馈电路C613有一定的充放电电流。VD610为过激励保护稳压管,一方面防止正反馈电压过高;另一方面防止场效应管漏极电流太大,而损坏管子,当场效应管V610漏极电流过大时,使R680上压降也增大,当达到一定的电压时,V610导通限制了电流的升高。
在振荡电路中,当正反馈电流由于电容充电电流的减小而使V610栅极正反馈电压开始下降时,开关变压器②、绕组产生正、②负的电压,反馈绕组产生②正、负的电压,强烈的负反馈使V610由导通转为截止。V610截止时,主绕组正、②负的电动势通过外部95V负载、二极管VD620、L620及L621放电,继续向负载供电。C620为克服VD620反向截止时间影响所设置,以减小电源的开关干扰。C610也是为了减小V610截止时的尖峰电压而设置的,也是为了减小电源的开关干扰。
2.脉宽调节电路
一般开关调整管的脉宽调节电路是控制开关调整管的导通时间。本电源的脉宽调节电路由V614、绕组④、、VD617、C616、R618等组成,其工作过程如下:
在开关管V610截止时,绕组④、上感应出正、④负的电压,此电压通过二极管VD617及L617、R617对电容C616充电。由于RC时间常数很小,C616很快被充满电荷,形成上负下正的电压(12V),此电压对V614构成负偏置,使V614截止。当开关管V610导通时,绕组④、上产生④正、负的电压。由于在V610截止时,C616产生一个上负下正的负偏压,故V614不导通。此时,绕组④、的电压通过R618向C616充电,使C616上的电压由负转为正。当C616上正向电压达到0.7V时,V614由截止转为导通。V614导通使正反馈电流被分流,场效应管栅极电压减小,漏极电流减小,绕组②、产生正、②负的电动势,通过反馈电路反馈后,电路产生雪崩,场效应管V610由导通转为截止。可见,V610由导通转为截止的时间由V614的导通时间决定,控制V614的导通时间就可以控制V610的导通时间即脉宽。
3.取样比较电路
V614的导通时间的控制是由取样比较电路来实现的。取样比较电路由三极管V628及其外围元件组成。本电源取样比较电路的原理与一般开关电源相似。R625、R626、R627及R629取出取样电压与稳压管VD629两端电压相比较,产生比较电流,由V628集电极输出,通过R628送至V614的基极。取样比较电流的大小直接影响V614基极电压的高低,从而控制V614的导通时间,实现控制V610导通时间的目的。
由于某种原因(如负载电流减小或电网电压升高)使开关电源输出电压升高,则取样电压(R626加R625上的电压)也增大→V628集电极电流增加→V614提前导通→场效应管V610提前截止→95V输出电压下降,这样使输出电压保持不变。
4.电网电压高端拓宽电路
为了使本机能适应更高的电网电压,本机的开关电源中设置了电网电压高端拓宽电路。它是由稳压管VD618、R619组成(见附图)。
当电网电压升高很多时,取样比较电路输出的电流不能满足输出电压稳定的要求。此时,在V610导通时,④、绕组上产生的④正、负的电压就高。稳压管VD618就导通,④正、负的电压通过VD618、R619向C616充电,使V614提前导通,则V610就提前截止,从而使输出电压保持稳定。(蔡国清)