自激式开关稳压电源是一种利用间歇振荡原理构建的开关电源,它以结构简单、无需额外控制电路的特点,成为中小功率隔离电源中应用极为广泛的经典拓扑,你提供的这张电路图,正是它最典型的实现形式。与他激式开关电源不同,自激式电源无需外部PWM控制芯片,仅依靠开关管自身和变压器的正反馈绕组,就能实现自激振荡与能量转换,因此也被称为“自激反激式开关电源”。今天,我们就结合这张电路图,从启动、振荡到能量传递,一步步拆解它的完整工作原理。

先来看电路中的核心元件及其分工:VT1是整个电路的核心,它同时承担开关与振荡的双重角色;高频变压器T包含初级绕组L1、反馈绕组L2和次级绕组,既实现电压变换与电气隔离,又通过L2为开关管提供正反馈信号;R1是启动电阻,负责在电源接通时为VT1提供初始基极电流;R2和C1组成的RC网络,决定了电路的振荡周期和开关频率;次级侧的VD1、C2和RL则组成整流滤波与负载回路,为负载提供稳定的直流输出电压。这些元件相互配合,构成了一个无需外部控制的自洽振荡系统。
电路的工作过程从电源接通的瞬间开始:当输入电压Ui接入后,电流通过启动电阻R1流向VT1的基极,为其提供初始基极电流,VT1开始导通。随着VT1导通,集电极电流Ic在初级绕组L1中线性增长,电流流过L1时产生的磁场,会在反馈绕组L2中感应出正反馈电压。根据同名端标记,L2感应的电压使VT1的基极为正、发射极为负,进一步增大了基极电流,形成强烈的正反馈,VT1因此迅速进入饱和导通状态,完成从“截止到饱和”的快速翻转。
在VT1饱和导通期间,反馈绕组L2的感应电压同时通过R2为电容C1充电。随着C1两端电压的逐渐升高,VT1基极的电位被不断拉低,基极电流开始减小,VT1因此退出饱和区,进入放大状态。此时,集电极电流Ic开始减小,初级绕组L1中的电流变化率反向,反馈绕组L2感应的电压极性也随之反转,变为基极为负、发射极为正。这一反向电压进一步减小了VT1的基极电流,再次形成强烈的正反馈,使VT1迅速进入截止状态,完成从“饱和到截止”的第二次翻转。
当VT1截止时,高频变压器初级绕组L1中储存的磁场能量无法瞬间消失,会通过次级绕组感应出电压,使整流二极管VD1正向导通,能量通过VD1整流、C2滤波后,向负载RL释放,这一过程与单端反激式开关电源的能量传递逻辑完全一致。在VT1截止期间,反馈绕组L2中没有感应电压,输入电压Ui又会通过启动电阻R1为C1反向充电,随着C1两端电压的降低,VT1的基极电位逐渐回升,当基极电流再次达到导通阈值时,VT1重新导通,整个电路再次进入下一轮振荡循环。
这种自激振荡的过程会持续重复,使VT1以固定的频率高速开关,开关频率由变压器参数和RC网络共同决定,通常在几十kHz的范围内。整个电路无需额外的控制芯片,仅依靠自身的正反馈和RC充放电实现振荡,因此结构简单、成本低廉,同时变压器实现了输入与输出的电气隔离,安全性高。它的适用场景十分广泛,无论是几瓦的手机充电器,还是几十瓦的小家电电源,都能看到它的身影,这也是它至今仍是中小功率隔离电源首选方案的核心原因。