彩色电视机开关电源设计解析

图5示出连续方式的初级和次级电流波形。其输出功率等于输出电压乘次级电流脉冲的平均值。现定义ICSR为次级电流脉冲线性斜坡部分的中点值，故有

PO=VOICSR=VOICSR(1－ton/T) (14)

ICSR= (15)

图5中的初级电流脉冲线性斜坡部分的中点值ICPR，则由Pi=1.25PO=VDCICPR得

ICPR= (16)

图5 连 续 方 式 中 的 初 次 级 电 流 台 阶

需要注意的是，连续方式的出现刚好在初级电流斜坡出现台阶的时候，由图5可见当ICPR升高到等于斜坡幅度ΔI1P的一半时，电流台阶开始出现，此时的ICPR在连续方式中是最小的，结合式(16)有

ICPRmin=ΔI1P=

或者

ΔI1P= (17)

上式的tonmax可由式(11)在给定的最小VDCmin下求出。又因ΔI1P=(VDCmin)ton/LP故有

LP== (18)

利用式(10)～(18)，可以计算工作于连续方式下的反激型变换器各相关参数值。需要指出的是，分别按二种方式来设计反激型变换器，会得出很不同的结果。例如文献[1]曾使用不连续与连续两种工作方式分别设计一个工作于50kHz的DC/DC反激变换器，假定其输入DC电压为38V，输出5V，输出功率为50W，则对初级电感LP以及初次级电流会得出如下表1所示的很不同结果。

表1 不同工作方式下的反激型变换器设计比较

4）两种工作方式的比较

由表1可见反激型变换器的两种工作方式会有很不同的运行特性。不连续方式的优点是对负载电流或输入电压的突然变化反应迅速，这使相应的输出电压的瞬时改变较小。但其缺点是次级峰值电流为连续方式的2～3倍（相对于同一个输出电流平均值而言）。因此在开关管截止之初，不连续方式会有一个较大的瞬态输出电压尖峰，这将要求一个较大的LC滤波器去消除它。在开关管截止之初形成的过大的次级峰值电流同时引起RFI问题。即便对于中功率输出，由于进入输出母线电感的di／dt值很大，它在输出地线上生成很严重的噪声尖峰。由于不连续方式的次级电流有效值比连续方式高出近两倍，这就要求次级导线线径较大以及有一个纹波电流额定值较大的输出滤波电容。同时次级输出整流二极管也必须耐受高的温升。另外初级峰值电流也大于连续方式的两倍，如图2所示，在电流平均值相同的情况下，不连续方式的三角形电流波形其峰值显然比连续方式的梯形波形的峰值为高。其结果就要求不连续方式的开关管有较高的电流额定值，造成成本增加。同样，较高的初级电流也会带来严重的射频干扰（RFI）问题。

尽管不连续方式有这么多缺点，但实用上绝大多数电源都设计为这种方式，这是因为：第一，不连续方式要求初级电感较小，这使它对输出负载电流或输入电压的突变响应迅速，使相应的瞬间输出电压ΔVO变化幅度不大（0.2V以下）；第二，连续方式虽有较低的初、次级电流，这无疑是个优点，但它却需要很大的LP，并使其传递函数有一个右半相平面零点，容易造成闭环电路的不稳定。因此作为一般用途的开关电源，是较少人选用连续方式的。但作为彩电开关电源由于其输入电压变化范围大，往往在电压低端按不连续方式设计，但到了电压的中高端，电路仍不可避免地进入连续方式，此时变换器对负载电流的突然变化（例如图像亮度，音量突变等）响应慢，VO的瞬时变化ΔVO加大（约0.2～0.5V），直接影响行输出级变压器各绕组输出电压的改变，幸亏由于显像管束电流量与阳极高压等是同时加大（减小）的，束电流射到屏幕上会减弱阳极高压的变化，如果调整合适就能消除因ΔVO所带来的对图像抖动的大部分影响，当然此时我们要注意把反馈环路中的误差放大器带宽调整得窄一些，以便让此类变换器能稳定地工作。

5）PWM控制方法

在实际应用中，单管反激型变换器存在自激式和它激式两种。自激式电路简单，但稳压性能较差，仅适用于小功率应用。在早年的14肌21夹∑聊坏牟噬电视机中不乏采用这种由全分立元器件组成的变换器。但目前它激式已广泛流行，它是用外加控制含驱动级的IC来控制开关管工作，主要采用脉冲宽度调制（PWM）。但实现PWM的方法也有多样，其中主要有：

（1）直接由占空比控制

如图6所示。将控制电压VC与一个固定频率的锯齿波电压相比较后得出一个宽度可变的脉冲，由它来控制开关管的导通时间。

(a) 原 理 图

(b) 比 较 器 输 入

(c) vg

图6 直 接 占 空 比 控 制

（2）电压前馈控制

它很类似于占空比控制，但有一点不同的是现在的锯齿波电压幅值VS是正比于输入电压Vi的，如图7所示。

(a) 原 理