串联型开关电源种类及工作原理分析

电器维修

串联型开关电源的特点是开关管（如三极管或MOS管）与负载串联，相当于一个受控的“可变开关”，通过调整导通与截止的时间比（占空比）来稳定输出电压。
今天我们先看自激式串联型的两种经典电路：
一、分立式自激串联型开关电源（RCC电路）
下图为典型的RCC（Ringing Choke Converter，振铃扼流圈变换器）电路，也是早期充电器、适配器中最常见的拓扑。如图示
工作原理(四部分)：
① 启动与导通220V交流电经整流滤波后得到高压直流+V1。开机瞬间，+V1通过启动电阻R1给开关管VT1的基极提供启动电流。此时电容C1并联在R1两端，作用是加速启动（利用电容两端电压不能突变的特性，瞬间提供更大的基极电流），并非“短路状态”，随后C1充电完毕，电流路径主要由R1维持。
② 正反馈与饱和导通VT1一旦导通，开关变压器初级绕组N1电流增大。此时正反馈绕组N2（注意：原文写N1次级，此处严谨应为反馈绕组N2）感应出上正下负的电压，通过R4和C2（加速电容）送至VT1基极，使基极电流急剧增大，形成雪崩式正反馈，VT1迅速进入饱和导通状态。此时变压器初级N1开始线性储存磁能。
③ 关断与续流（补充物理机理）VT1饱和后，初级电流Ic线性上升（di/dt = V/L）。当磁芯趋近饱和或基极驱动电流不足以维持饱和时，Ic的增长率di/dt开始减小。根据电磁感应定律，正反馈绕组N2的感应电压反向（极性翻转），导致基极电流急剧减小，进而引发退饱和雪崩，VT1迅速截止。
VT1截止瞬间，变压器次级绕组N3（原文N4，实为次级滤波电感）产生感应电势，续流二极管VD1导通，将储存的磁能转化为电能，通过L2（原文N4）和滤波电容C4平滑后，为负载提供稳定的直流电压。（注：此处次级往往是N3绕组配合VD1和LC滤波，拓扑属正激-反激混合型，或直接采用反激输出，视同名端而定。）
④ 稳压闭环取样电阻R2、R3检测输出电压A点。当输出电压升高时，A点电压升高，导致稳压管DZ击穿，三极管VT3发射极电位固定，其基极电压升高使VT3导通加深，进而驱动VT2（光电耦合器或三极管）导通程度增加，将C点（VT1基极）电压拉低，使VT1提前关断或导通变弱，缩短导通时间，从而降低输出电压，实现负反馈稳压。
二、集成式自激串联型开关电源（MC34063降压电路）
下图为经典的MC34063构成的非隔离BUCK（降压）型开关电源。
工作原理：
① 整流滤波220V交流经工频变压器降压为20V交流，桥式整流（D1~D4）后，经C1、C2滤波，空载时电压约为 20V × 1.414 ≈ 28V（原文写+24V，此为带载后的近似值或设计标称，严谨写为“约+28V直流”）。此电压供给芯片6脚（VCC）。
② 开关与储能过程芯片内部振荡器起振（振荡频率由C5决定），内部触发器控制2脚（输出驱动端）输出高/低电平。
高电平时，驱动外部开关管Q1（PNP或NPN，此处多为PNP）导通，+28V通过Q1向储能电感L1充电，L1电流线性上升，同时为负载供电、为C6充电。 低电平时，Q1截止，由于电感电流不能突变，D5（续流二极管）导通为L1提供续流回路，L1释放磁能维持C6和负载电流。
③ 稳压与保护（补充细节）R2与RP组成取样分压网络，分压后的电压送入芯片5脚（反馈端）。芯片内部比较器将此电压与1.25V基准电压比较，调整内部振荡器或比较器的占空比，从而达到稳压目的。
过流保护：R1（电流采样电阻）两端的压降送入芯片7脚。当电流过大导致压降超过0.3V时，触发内部限流保护，缩短导通时间，限制输出电流。