开关电源原理及各功能电路详解.docx

开关电源原理及各功能电路详解一、开关电源的电路组成：开关电源的主要电路是由输入电偎干扰沌波器（HMDX整流沌波电路、功率变换电路、Pn1.限制器电路、给出整流源波电路组成.协助电路有尬人过欠压爱护电路、输出过欠出爱护电路、怆出过流爱妒电路、输出短路爱护电路等.开关电源的电路组成方框图如下；二、输入电路的原理及常见电路:1、AC输入整波浊波电路原理：Sfi入；«波、整流回路原理图防南电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MW1.MW2、MOV3：FkF2、F3、FDG1.组成的电路进展笈护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻匕假设电流过大,P1.F2、P3会烧毁爱护后级电路.输入逑波电路：Ck1.1,C2、C3组成的双n型港波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号诳屣抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰，当电源开启瞬间,要对C5充电，由于瞬间电流大,加RTI（热放电阻）就能有效的防止浪涌电流,因艇时能相全消耗在RT1.电阻上，用定时间后温度上升后RTI限值减小（RT1.是负温系数元件）.这时它消耗的能Ift特别小,后级电路可正常工作.整流浊波电路：沟通电压经BRGI整流后,经C5泄波后得到较为纯净的直流电压.假设C5容量变小，输出的沟通奴波将增大。2,De输入沌波电路原理：输入/波电路：Ck1.1.C2组成的双n型港波网络主要是对输入电源的电酸噪比及杂波信号进展抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰，。3、GI为安规电容，1.2、1.3为差模电感。RkR2、R3xZkC6、Q1.Z2,R4、R5、Q2、RTkC7如成抗浪涌电路。在起机的艇间,由于C6的存在Q2不导通.电流经RTI构成回路.当C61：的电压充至Z1.的稳压使时Q2导通.假如CS漏电或后级电路短路现思，在起机的瞬间电流在RT1.上产生的压降增大,Q1.导通使Q2没有出极电压不导通，RTI将会在很短的时间烧毁，以爱护后级电路，三、功率变换电路"b:；1,MOS管的工作原理：H前应用以广泛的绝缘树场效应管是MOSFET（XOS管）.是利用半导体外龙的电声效应进展工作的.也称为外交场效应器件.由于它的相极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MoS管是利用桩源电压的大小，来变更华导体外表呼生电荷的多少,从而限制漏极电流的大小.2、常见的原理图：3、工作原理：R4、C3、R5、R6、C4、DkD2组成缓冲器,和开关YOS管并接，使开关管电压应力削减,网I削战，不发生二次击穿。在开关港QI关断时，变压器的原边级圈易产生尖峥电压和尖蟾电流.这些元件组合一起,能很好地汲取尖峰电压和电流.从R3测得的电波峰值信号参与当前工作周波的占空比限制，因此是当前工作周波的电流限制.当R5上的电压到达IV时，UC3812停顿工作，开关管Q1.马上关断。R1.和QI中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络，电容的充放电干脆影响在开关管的开关速度。R1.过小，易引起振荡，电感干扰也会很大：R1.过大，会降低开关管的开关速Jj1.Z1.通常将MOS管的GS电压限制在18Y以下，从而霍护了MOS管。QI的指极受控电压为摒形波.当其占空比越大时,Q1.导通时间越长.变乐涔所储存的能量也就越多:当Q1.截止时，变压器通过D1.、D2、R5、M、C3钵放能麻，同时也到达了磁场安位的目的，为变压器的下一次存储、传递能fit做好了打算.IC依据输出电压和电流时刻调整蓿脚需形波占空比的大小，从而枪定了整机的输出电流和电压，CI和R6为尖岬电压汲取回路“1,推挽式功率变换电路:QI和02将轮番导通.DC.5,有阴动变不涔的功率变换电路：T2为驱动变压器，TI为开关变压器，TR1.为电流环,四、输出整流港波电路:1、正激式整流电路；T1.为开关变JK8S其初极和次极的相位同相.D1.为整流二极管D2为续流二极管,RkCkR2、C2为削尖峰电路，1.I为续流电感，。1、1.2、。5组成X型渔波器。2,反激式整流电路；TI为开关变压器，其初极和次极的相位相反.D1.为整流：极管，RI、CI为削尖峰电路，1.1.为续流电落，R2为假负载，C4、1.2、C5组成K型沌波器.3、同步整流电路；幽变电造工作原埋：当变压器次欲上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通电路构成网路.Q2为整流管。Q1.栅极由于处于反偏而能止。当变压器次级卜端为正时，电流经C3、R4、R2使Q1.导通,Q1.为续流管.Q2梗极由于处于反偏而截止.1.2为续流电感.C6»1.I.C7组成n型逑波器.R1.C1.、R9、C4为削尖峰电路.五、稳压环路原理/扪：1,反应电路原理图：2、工作原理：当输出1.O上升,经取样电阻R7、R8、RIO、VR1.分乐后,U1.脚电压上升当其超过In脚基准电压后InIW箱出高电平，使QI导通.光播OT1.发光二极管发光，光电三极管导通，UC3&12脚电位相应变低，从而变更UI脚输出占空比减小，UQ降低。当输出卬降低时，U1.脚电压降低，当其低过1脚基准电压后U1.脚输出低电平，Q1.不导通，光触T1.发光二极管不发光，光电三极管不导通，IC3842脚电位上升，从而变更U1.脚怆出占空比增大UO降低.周而复始,从而使黝出电压保持稳定.冏整YR1.可变更输出电压值.反应环路是影响开关电源稳定性的重要电路，如反应电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡,故障现象为：波形异样.空、满载振荡,黝出电长不稳定等.六、短路爱护电路；1.在输舟浦短路的状况下,PWY限制电路能够把黝出电流限制在一个平安范附内,它可以用多种方法来实现限流电路.当功率限流在短路时不起作用时，只有另增设一局部通路.2,短路爱护电路通常有两种，下列图是小功率坦路爱护电跖，其原理简述如下：当输出电路短路，输出电压消逝，）t!11不导通，UC3842脚电压上升至5V左右，R1.与R2的分出超过11431基准,使之导通,UC3842脚VCC电位被拉低,IC停顿工作.1.C3842停顿工作后脚电位消逝，TM3I不导通1.C3842脚电位上升，IC3842更新启动,用而复始。当短路现象消逝后，电路可以自动复原成正常工作状态。3、卜列图是中功率短谿爱护电路，其原理简述如卜:当怆出短路，UC3842脚电压上升,U1.脚电位裔Ta）脚时，比拟器附转脚输出离电位，给CI充电，当C1.两端电压超过脚璃准电压时S脚输出低电位，UC3842脚低于1*UCC3842停帔工作,.出电压为OY,周而复始，当短路消逝后电路正常工作.R2、C1.毡充放电时间常数，阻值不对时短路宠护不起作用o1、下列图是常见的双流、短路爱护电路.其工作原理简述如下:当输出电路坦路或过流，变压器原边电流增大，R3两战电压降增大，脚电压上升，IC384出脚输出占空比渐渐埴火，脚电压超过IY时,UC3842关闭无愉出.5、下列图是用电流互然器取样电流的爱护电路.有着功耗小,但本钱商和电路较为困难,共工作原理简述如下：输出电路短路或电流过大，TR1.次级线圈感应的电压就越高，当IC3842脚超过1伏，IC3842停顿工作，冏而双始，当短路或过栽消逝，电路自行复原。七、输出端限流爱护:上图是常见的输出然限流爱护电路，其工作原理简述如上图：当输出电流过大时，RS（钱铜煌）两端电质上升,U1.脚电压高于脚基准电压,U1.脚输出高电压.Q1.导通,光楷发生光电效应，UC3M2脚电压降低，输出电压降低，从而到达输出过找限流的目的.八、输出过压爱护电路的像埋：输出过压蜀护电路的作用是：当输出电压超过设计值时,把输出电压限定在一平安值的范围内.当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过乐现象时,过压爱护电路进展爱护以防止摘坏后级用电设备.应用最为普遍的过年爱护电路有如下几种：1、可控徒触发爱护电路：U»1U«2<fz3JJscrrScI.如上图.当UQI输出上升，稳压管（23）击穿导通，可控硅（SCK1.）的限制那得到触发电压，因此可控硅导通。1.>2电压对地短路，过渔爱护电跖或短路爱护电路就会工作，停止整个电源电路的工作.当输出过Hi现象解除，可控硅的限制端触发电压通过R时地池放，可控硅更原断开状态。2、光电耦合爱护电路:如上图,当Uo有过压现飘时,稳乐管击穿导通.经光朋(0T2)R6到地产生电流流过.光电耦作器的发光：极管发光，从而使光电耦合器的光敏三极管导通，Q1.眼极得电导通，3842的脚电降低，使IC关闭，停顿整个电源的工作，UO为零，周而我始，。3、输出取压爱护电跖：怆出限压爱妒电路如下列图.当输M电压上升，稳压管导通光耀今通，Q1.基极有驱动电压而道通.IC3842电压上升，输出降低，稳压管不导通，IC3812电压降低，怆出电压开高。周而复始，输出电压将稳定在一莅阳内(取决于稳压管的稳压伯)。4、输出过压锁死电路:图A的工作原理是，当输出电压氏上升，输压管导通，光解导通，Q2基板得电导通，E1.1.于Q2的导速QI基板电压降低也导通，VCC电压线RI、QKR2使Q2始终导通，UC3842脚始终是高电平而杵顿工作。在图B中,UO上升U1.脚电压上升.脚薪出高电平,他于DkR1.的存在，U1.脚始终输出高电平Q1.始终导通，UC3842脚始终是低电平而停顿工作,正反应？九、功率因数校正电跖(PFC)；1、原理示意图12、工作原理：输入电压线U、1.23等组成的刖泄波器，BRG1.整流一路送PFe电懑，另一路经KkR2分压后送入PFC限制器作为轮入电压的取样，用以调整限制信号的占空比,即变更QI的导通和关断时间，稳定PFC输出电压，”是PFC电那，它在Q】导通时储存能呆，在Q1.关断时施放能量，DI是启动二极管。D2是PFC整流二极管，C6、C7沌波，PFC电压一路送后级电路，另一路线R3、IM分压后送入PFC限制器作为PFC输出电压的取样，用以调整限制信号的占空比，稳定PFC输出电压。十、输入过欠乐爱护：1,原理图：2、工作原理：AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压爱护原理大致一样.，疫护电路的取样电压均来力融入沌波后的电压.取样电压分为两路，一路经RI、R2、R3、R4分压后输入比拟器3脚，如取样电压而于2脚域准电压，比拟器1脚输出高电平去限制主限制器使其关断，电源无输出.另一路经R7,R8、R9、RK）分压后输入比拟器6脚,如取样电压低于5脚基准电压.比拟零?脚输出高电平去限制主限制器使其关断电源无怆出.