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晶体管作为开关的工作原理
开关三极管（Transistor）的运作依赖于其作为开关的能力，能够在截止区和饱和区工作，分别模拟电路的断开和闭合状态。因其能执行开关功能，三极管被广泛应用在多种电路设计中，包括开关电源、驱动电路、高频振荡器、模数转换器、脉冲发生器和输出电路等。在这些应用中，负载电阻直接连接到三极管的集电极和电源之间，而输入电压Vin控制三极管的开关动作，决定电路是断开（开启状态）还是闭合（闭合状态）。
在开启状态，三极管阻断负载电流；而在闭合状态，电流得以流通。当Vin为低电压时，基极无电流流入，导致集电极和负载电流也为零，三极管处于截止区。相反，当Vin为高电压，基极电流增强，使集电极流过放大电流，从而导通负载回路，三极管进入饱和区。
三极管的截止状态发生在发射结电压小于PN结导通电压时，基极电流为零，集电极和发射极电流亦为零，失去放大作用，集电极和发射极间像开关一样断开。而在导通状态，当发射结电压高于PN结导通电压，基极电流达到一定程度时，集电极电流不再随基极电流增大而显著上升，集电极和发射极间电压降低，电路导通。
NPN和PNP是三极管的两种类型，分别含有不同类型的半导体区域。三极管的开关特性允许其在这两种状态之间转换，实现电路的控制。
LM2596是一款高效、成本效益高的开关电源芯片，适用于无级可调直流稳压电源设计。它以LM2596-ADJ型号为主，该芯片具有宽广的输出电压范围（1.2V-37V），最大负载电流可达3A，内置频率补偿和固定频率发生器，能提供出色的线性度和负载调节性能。
设计流程包括：1）通过调整R1（1KΩ，1%精度）和R2（30KΩ电位器）来设定输出电压，公式为VOUT=1.23V*(1+R2/R1)；2）根据电路参数计算电感值，选择磁屏蔽电感，确保反馈电阻靠近芯片；3）选择合适的电解电容，如220uF/50V，电容需靠近芯片以减小纹波；4）并联补偿电容CFF（如33nF陶瓷电容）以提高稳定性；5）齐纳二极管（如1N5825肖特基二极管）需具有足够电流容量，靠近芯片；6）输入电容CIN应选用低阻电解电容或钽电容，以滤除瞬态电压。
现阶段，开关电源逐渐取代空间技术、计算机、通信、雷达及家电中的电源。现在一般应用的串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。这种传统的串联稳压器、调整管总是工作在放大区，流过的电流是连续的，这种稳压器的缺点是承受过载和短路，由于调整管要损耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管，并装有体积很大的散热器，能力差，效率低。而开关电源的调整管工作在开关状态，功率损耗小，稳压器的体积小，重量轻，调整管的功率损耗较小，散热器也随之减小。此外，开关频率工作在几十kHz，可以大大提高允许的环境温度。
开关式交流稳压电源工作原理描述：由三角波发生电路产生150kHz的三角波，由低频正弦波产生电路产生50Hz的正弦波。两个信号分别同时送到比较器的同相和反相输入端，在比较器的输出端将产生矩形波。将其送到高速电子开关中一个输入端，并经过一级反向器反向，送到高速电子开关的另外一个输入端。该矩形波的频率与150kHz的三角波相同，该矩形波的脉冲宽度受50Hz正弦波实时幅度的调制后，随50Hz正弦波实时幅度而变化，即已调制矩形波。
该电路的作用是使得进入高频开关变压器初级的矩形波脉冲拐角趋于圆滑，以降低高频谐波。高速电子开关的两个输出端由两个反向的输入矩形波驱动，从约311V直流电源取得能量后，分别经过一级短时间常数的LC滤波电路连接到高频开关变压器的初级。高频开关变压器的初、次级还起到对市电隔离的作用，高频开关变压器的次级获得交变、拐角圆滑的矩形波电压，经过多级长时间常数的LC滤波电路，将150kHz高频信号滤除，还原出50Hz正弦波的调制信号。送到负载用于对负载供电。
互感器的主要作用是获得低谐波失真的标准正弦波，经由正弦波产生电路控制其幅值；键盘用于输入准备向负载提供的电压或电流值。电压和电流取样电路从负载上获取电压和电流信号，一方面用于通过微处理器处理后进行实时显示；另一方面用于通过微处理器处理后送D／A转换器变换为模拟量，经过光电隔离驱动电路来控制正弦波发生器的幅值，又经过比较器、反向器、高速电子开关、LC滤波、高频开关变压器、多级LC滤波等电路，从而控制负载上电压或电流的稳定。
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