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碳干扰谑波器(EMI)X整流谑波电路、功率变换电路、PHN限制器电路、掠出控流港波电路组成。协助电路有栉入过欠压爱护电路、输出过欠压爱护电路、输出过流爱护电路、输出短路爰护电路等。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输入整流造波电路原理：Sfi入；«波、整流回路原理图防雷电路当有雷击.产生高压经电网导入电源时.由*A'1.、HOT2、M0V3：F1.、F2、F3、H）G1.组成的电路进展爱护。当加在压敏电阻两湍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上，假设电流过大,出、F2、F3会烧毁爱护后级电路。输入注波电路：口、口、C2、C3组成的双n型注波网络主要是对储入电源的电谜决声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.当电源开启瞬间，要对C5充电.由于瞬间电流大.力URT1.热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。囚瞬时能量全消耗在RTI电阳上.肯定时间后温度上升后RTI阻伯减小RT1.是负温系数元件）,这时它消耗的能量特别小，后级电路可正常工作。整流注波电路：沟通电压经BRGI整流后.经C5送波后得到较为纯净的直流电压。假设C5容量变小，除出的沟通纹波将增大。2、DC输入谑波电路原理：输入泌波电路：C1.、1.1.、C2组成的双n型冲波网络主要是对葡人电源的电谈噪声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，C3、G1.为安规电容.【2、1.3为差模电感。R1.,R2、R3、Z1.C6、QkZ2、M、R5、Q2、RTkC?组成抗浪涌电路。在起机的瞬间.由于C6的存在Q2不易通，电流经Rn构成回路。当C6上的电压充至Z1.的稳压值时Q2导通,假如C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1.上产生的压降增大.导通使Q2没有视极电压不导通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Ub）：1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘概场效应管是MOSFETX0S管），是利用半导体外表的电声效应进展工作的“也称为外表场效应器件。由于它的概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，侬曾是利用栅源电压的大小，来变更半导体外表感生电荷的多少.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、D1.、D2组成缓冲器，和开关YoS管并接，使开关管电压应力削戒，EMI削就,不发生二次击穿。在开关管关断时，变压器的原边线圈易产生尖蝶电压和尖峰电流，这些元件组合一起.能很好地汲取尖峰电压和电流，从R3测得的电流峰侑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，IC3842停顿工作，开关管QI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若开关管的开关速度。RI过小，易引起振荡.电磁干扰也会很大；RI过大.会降低开关管的开关速度。Z1.通常将MOS管的GS电压限制在18Y以下,从而爱护了MOS管“QI的概极受控电压为锯形波.当其占空比越大时，Q1.寻通时间越长变压器所储存的能量也就越多；当QI低止时,变压器通过DI、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也到达了疏场复位的目的,为变压器的下一次存储、传递能量做好了打算，IC依据输出电压和电流时刻调整着脚锯形波占空比的大小,从而稳定了整机的输出电流和电压。C1.和R6为尖峰电压汲取回路。4、推挽式功率变换电路：QI和Q2将轮番导通.DC.5,有驱动变压器的功率变换电路：T2力驱动变压器，T1.为开关变压器,TR1.为电流环，四、输出整流滤波电路：I、正激式整流电路：T1.为开关变压器.其初极和次极的相位同相，D1.为整流二极管.1)2为续流二极管,R1.C1.、R2、C2为削尖峰电路：1.1.为续流电感，C1.1.2、C5组成R型注波1.2、反激式整流电路：TI为开关变压器.其初极和次报的相位相反.D1.为整流二极管.R1.、CI为削尖峥电路，1.1.为续流电感,R2为假负载C4、1.2、C5组成£型港波器。3、同步整流电路：幽变电造工作原理当变压器次级上始为正时，电流经C2、R5、R6、R7使。2导通.电路构成回珞.Q2为整流管.Q1.根极由于处于反偏而裁止，当变压器次级下谎为正时，电流经C3、R4、R2使Q1.导通.QI为续流管。Q2栅极由于处于反偏而战止.1.2为续流电感.06、I、C7组成n型谑波器。RkCkR9、G1.为削尖峰电路。五、穗压环路原理Ubj1、反应电路原理图：2、工作原理：当输出10上升.经取样电阻R7、R8、RIO、VR1.分压后.U1.脚电压上升,当其超过II脚基准电压后S脚卷出高电平.使Q1.导通.光楮OT1.发光二极管发光.光电三极管导通，CC3842脚电位相应变低.从而变更U1.脚输出占空比戒小.UO降低。当输出10降低时.UI脚电压降低,当其低过1.1.脚基准电压后U1.脚输出低电平，Q1.不导通.光耦。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UI脚输出占空比增大.UO降低，周而复始,从而使愉出电压保持稳定。调整丫即可变更输出电压值.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.垃出电压不稳定等。六,短路发护电路：1、在输出端短路的状况下.PWM限制电路能够把输出电流限制在一个平安范围内.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,只有另增设一局部电路,2、短路爱护电路通常有两种,下列图是小功率短路爱护电路.其原理简述如下：UCW<G当检出电路短路,检出电压消逝,光播OT1.不导通，UC3M2脚电压上升至5V左右R1.与R2的分压超过TI.431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T1.431不导通IC3842脚电位上升，K3812重新启动.周而复始.当短路现象消逝后,电路可以自动复原成正常工作状态.，3、下列图是中功率短路爱护电路，其原理简述如下：当输出短路,UC3842脚电压上升.U1.脚电位高于脚时，比拟器翻典脚输出高电位,给C1.充电.当CI两端电压超过脚基准电压时1.I脚输出低电位.UC3842脚低于IV,UCC3842停顿工作.输出电压为s,.周而复始.当短路消逝后电路正常工作。R2、C1.是充放电时间常数.阻值不对时短路爱护不起作用。4、下列图是常见的限流、短路爱护电路。其工作原理简述如下：当输出电路短路或过流.变压器原边电流增大.R3两隅电压降增大.脚电压上升，1X384狗脚输出占空比渐渐增大,脚电压超过IY时，UC3842关闭无输出。5、下列图是用电流互感髓取样电流的爱护电路.有着功耗小,但本钱高和电路较为困理.其工作原理简述如下：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UC3812脚超过1伏，H3842停顿工作.周而复始,当短路或过载消逝.电路自行复原.，七、输出端限流没护：上图是常见的输出境限流爱护电路.其工作原理简述如上图当检出电流过大时RS钱铜丝两端电压上升UI脚电压高于脚基准电压U1.脚输出高电压，Q1.导通.光耦发生光电效应.UC3842脚电压降低,输出电压降低,从而到达输出过载限流的目的.八,输出过反爱护电路的原理：输出过压爱护电路的作用是当输出电压超过设计值时.把榆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压现象时.过压塞护电路进展爱护以防止损坏后级用电设备,应用最为普遍的过压塞护电路有如下几种：1、可控硅触发爱护电路:U»1Uo2<fz3JJscrrScI.如上图,当Ib1.检出上升.稳压管23）击穿导通.可控硅SCR1）的限制端得到较发电压,因此可控豉导通。Uo2电压对地短路.过流爱护电路或短路爱护电路就会工作.停止整个电源电路的工作。当输出过压现象解除，可控硅的限制端触发电压通过R对地泄放，可控硬复原断开状态：2、光电播合爰护电路如上图，当1.'。有过压现象时,稳压管击穿导通,经光箱012R6到地产生电流流过.光电相合器的发光二极管发光，从而使光电相合髓的光敏三快管导通。Q1.基极得电导通.3842的脚电降低，使IC关闭.停顿整个电源的工作.Uo为零，周而复始.。3,输出限压里护电路：输出限压爱护电路如下列图,当输出电压上升.稳压管导通光俄导通，Q1.基极有驱动电压而道通K3842电压上升,输出降低,稳压管不导通.UC3842电区降低.检出电压升高.周而复始,埼出电压将稳定在一范固内（取决于稳压管的稳压值.4、输出过压锁死电路：图A的工作原理是，当输出电压UU上升，稳压管导通,光播导通，Q2基极得电导通.由于Q2的导通Q1.基板电压降低也导通.VCC电压经R1.、。1、R2使Q2始终导通.UC3842脚始终是离电平而停顿工作。在图B中.UO上升U1.的电压上升,脚输出高电平.由于DkRI的存在.U1.脚始终输出高电平QI始终导通.UC3842脚始终是低电平而停顿工作,正反应7九、功率因数校正电路(PFC)：Ix原理示意图：2、工作原理：输入电压经1.1.、1.2、1.3等组成的EMI滤波器,BRG1.整流一路送PFC电感.另一路经R1.、R2分压后送入PFC限制器作为愉入电压的取样,用以调整限制信号的占空比.即变更Q1.的导通和关断时间,稳定PFC检出电压。1.4是PFC电感,它在Q1.导通时储存能量，在Q1.关新时施放能量：D1.是启动二极管。D2是PFC整流二极管，C6、C7谑波：PFC电压一路送后级电路.另一路经R3、R1.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I平C输出电压。十、输入过欠后爱护：1、原理图：2、工作原理：AC柏人和DC箱入的开关电源的输入过欠压爱护原理大致一样。爱护电路的取样电压均来自输入港波后的电压。取样电压分为两路.一路经R1.、R2、R3、R4分其后输入比拟赛3脚.如取样电压高于2脚基准电压，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、RIo分压后输入比拟器6脚.如取样电后低于5脚基准电压，比拟器7脚输出高电平去限制主限制器使其关断.电源无输出“