实验一 反激式电流控制开关稳压电源
一、实验目的
(1)了解单管反激式开关电源的主电路结构、工作原理。 (2)测试工作波形，了解电流控制原理。 二、实验所需挂件及附件 序号 1 2 3 4 5 型 号 DJK01 电源控制屏 DJK09 单相调压与可调负载 双踪示波器 万用表 自备 自备 备 注 该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。 DJK23 单端反激式隔离开关电源 三、实验线路及原理
单管反激式开关电源原理电路如图4-10所示。
图4-10 单管反激式开关电源原理图
交流输入经二极管整流后的直流电压Udc经变压器初级绕加到功率三极管Q1之C极，同时经电阻R9、R10加到Q1之b极使Q1开通。Udc电压加到变压器初级使磁通逐渐上升，初级电流也线性增大，变压器反馈绕组3－4上的感应电势的极性使Q1的b-e之间正向偏置增大，使Q1完全饱和导通，这是一个正反馈自激过程。
Q1饱和导通之后变压器初级承受Udc电压，变压器磁路中的磁通Φ正比于Udc*t中的伏秒积分，t是Q1开通的时间长度。在变压器磁通达到饱和值之前，Φ是线性增长，Q1中的电流是线性增长。为了保证Q1中的电流不超过其元件最大值，因此必须将此电流在适当的时候进行切断，这个电流峰值的控制由三极管Q2实现。当R7中的电流大到一定允许值Q2导通，强迫将Q1之b极变为零电平，使Q1关断，而Q2的通断受三极管Q4的通断来控制；而Q4的通断由三极管Q3和4N35中的三极管的导通情况来决定。Q3的通断由来自电流
反馈采样电阻R7上的电压来控制。当R7上的电流大到一定值，使Q3的b-e极正偏加大，使Q3导通。
本线路对 5V直流输出电压有自动稳压调节功能，当负载减小5V输出电压增大时，输出电压的采样电阻分压后加到TL431的R端的电压增大。由TL431的作用原理可知其C端电压会自动下降，结果造成4N35的二极管中电流增大，从而使4N35的三极管的等效内阻减小，结果使Q4提前导通最终使Q1提前关断，即负载减小时Q1的开通/关断占空比减小，这从Q1-e极的波形可以明显看到。当输入交流电压减小，Udc下降时，Q1导通后变压器中的磁通上升速率减小，结果Q1的开断周期延长。开关频率下降，例如从180V AC输入时的62KHz下降到100V AC输入时的44.8KHz。
当Q1中的电流被切断之后，变压器电感贮能释放，磁通下降，变压器副边绕组的感应电势经整流滤波后输出。这就是一般反激式（Fly back）的原理。
TL431的原理框图如下：
图4-11 TL431的原理图
C3R5D1R8为缓冲电路，减小Q1关断时Q1管c-e极的电压。 四、实验内容
(1)电路波形的测试。
(2)输入电压变化时主电路波形的测试。 (3)输出负债电流变化时主电路波形的测试。 (4)开关电源稳压特性的测试。 五、思考题
(1) 什么叫反激式开关电源，它与正激式有何区别？ (2)什么叫自激式与他激式开关电源？
(3)变压器的磁路在制作时为什么必须留有气隙？ (4)开关管的选择原则是什么？ 六、实验方法 (1)系统接线：
①将DJK09的交流调压输出接至DJK23的交流输入端。 ②将DJK09上的两个电阻并接成可调负载电阻。 (2)波形观察
①接入DJK09单相自藕调压器的220V交流电源，并开启DJK01控制屏的电源开关。 ②调节DJK09的交流输出为180V，并调节DJK09上的负载电阻，使DJK23上5V直流输出的电流为2A。
③用示波器观测电路相应各点的波形。
Q1的e极（即电流采样电阻R7两端）的波形 三极管Q1的b级波形
变压器反馈绕组3－4端的电压波形 三极管Q2的b级波形 三极管Q3的b级波形
2.495VR端C端+-CRAA端
三极管Q3的C级波形
开关频率与占空比的测定并记录数据
④改变交流输入电压为100V，负载不变，重复步骤③。
⑤令5V直流输出负载电流为0.3A，交流输入为180V，重复步骤③。 (3)开关电源稳压特性的测试
①保持负载不变（5V、2A；±12V，0.5A），改变DJK23的交流输入电压，从70V~250V，测定5V和12V直流输出电压的变化及纹波系数。
②保持DJK23交流输入电压不变，改变负载从(5V,0.15A~2.6A；±12V，0.15~0.5A)，测定5V和12V直流输出电压的变化及纹波系数。
七、实验报告
(1)整理典型情况下的各点波形。 (2)说明电流控制原理。
(3)分析5V直流输出负载变化时输出电压不变的原理？
(4)当12V直流输出的负载改变时，输出12V电压能够保持不变吗？为什么？ (5)分析交流输入电压改变时，5V直流输出电压保持不变的原理？ 八、注意事项
(1)交流输入电压必须大于60V，小于250V。
(2)用示波器观察电路波形时，必须要注意共地问题。
(3)＋5V的最大负载电流为5A，±12V的最大负载电流为1A。
现代电源技术实验讲解
