《電子技術(shù)應(yīng)用》
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開關(guān)電源原理及各功能電路詳解(一)
摘要: 開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器(EMI)、整流濾波電路,、功率變換電路,、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成,。輔助電路有輸入過欠壓保護電路,、輸出過欠壓保護電路,、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等,。
Abstract:
Key words :

一,、 開關(guān)電源的電路組成

開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器(EMI)、整流濾波電路,、功率變換電路,、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成,。輔助電路有輸入過欠壓保護電路,、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路,、輸出短路保護電路等,。 開關(guān)電源的電路組成方框圖如下:

二、 輸入電路的原理及常見電路[:

1,、AC輸入整流濾波電路原理:

 

① 防雷電路:當有雷擊,,產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時,由MOV1,、MOV2,、MOV3:F1、F2,、F3,、FDG1組成的電路進行保護。當加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時,,其阻值降低,,使高壓能量消耗在壓敏電阻上,若電流過大,,F(xiàn)1,、F2、F3會燒毀保護后級電路,。

② 輸入濾波電路:C1,、L1、C2,、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,,防止對電源干擾,同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾,。當電源開啟瞬間,,要對C5充電,由于瞬間電流大,,加RT1(熱敏電阻)就能有效的防止浪涌電流,。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上,,一定時間后溫度升高后RT1阻值減小(RT1是負溫系數(shù)元件),,這時它消耗的能量非常小,,后級電路可正常工作。 ③ 整流濾波電路:交流電壓經(jīng)BRG1整流后,,經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓,。若C5容量變小,輸出的交流紋波將增大,。 

 

一,、 開關(guān)電源的電路組成

開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器(EMI)、整流濾波電路,、功率變換電路,、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成,。輔助電路有輸入過欠壓保護電路,、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路,、輸出短路保護電路等,。 開關(guān)電源的電路組成方框圖如下:

二、 輸入電路的原理及常見電路[:

1,、AC輸入整流濾波電路原理:

 

① 防雷電路:當有雷擊,,產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時,由MOV1,、MOV2,、MOV3:F1、F2,、F3、FDG1組成的電路進行保護,。當加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時,,其阻值降低,使高壓能量消耗在壓敏電阻上,,若電流過大,,F(xiàn)1、F2,、F3會燒毀保護后級電路,。

② 輸入濾波電路:C1、L1,、C2,、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,,防止對電源干擾,同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾,。當電源開啟瞬間,,要對C5充電,由于瞬間電流大,,加RT1(熱敏電阻)就能有效的防止浪涌電流,。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上,一定時間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負溫系數(shù)元件),,這時它消耗的能量非常小,后級電路可正常工作,。 ③ 整流濾波電路:交流電壓經(jīng)BRG1整流后,,經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小,,輸出的交流紋波將增大,。 

 

 

2、 DC輸入濾波電路原理:

① 輸入濾波電路:C1,、L1,、C2組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,防止對電源干擾,,同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾,。C3、C4為安規(guī)電容,,L2,、L3為差模電感。 ② R1,、R2,、R3、Z1,、C6,、Q1、Z2,、R4,、R5、Q2,、RT1,、C7組成抗浪涌電路。在起機的瞬間,由于C6的存在Q2不導(dǎo)通,,電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路,。當C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時Q2導(dǎo)通。如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象,,在起機的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大,,Q1導(dǎo)通使Q2沒有柵極電壓不導(dǎo)通,RT1將會在很短的時間燒毀,,以保護后級電路,。

三、 功率變換電路:

1,、 MOS管的工作原理:目前應(yīng)用最廣泛的絕緣柵場效應(yīng)管是MOSFET(MOS管),,是利用半導(dǎo)體表面的電聲效應(yīng)進行工作的。也稱為表面場效應(yīng)器件,。由于它的柵極處于不導(dǎo)電狀態(tài),,所以輸入電阻可以大大提高,最高可達105歐姆,,MOS管是利用柵源電壓的大小,,來改變半導(dǎo)體表面感生電荷的多少,從而控制漏極電流的大小,。

2,、 常見的原理圖:

 

 

3、工作原理

R4,、C3,、R5、R6,、C4,、D1、D2組成緩沖器,,和開關(guān)MOS管并接,,使開關(guān)管電壓應(yīng)力減少,EMI減少,,不發(fā)生二次擊穿,。在開關(guān)管Q1關(guān)斷時,變壓器的原邊線圈易產(chǎn)生尖峰電壓和尖峰電流,,這些元件組合一起,能很好地吸收尖峰電壓和電流,。從R3測得的電流峰值信號參與當前工作周波的占空比控制,,因此是當前工作周波的電流限制。當R5上的電壓達到1V時,UC3842停止工作,,開關(guān)管Q1立即關(guān)斷 ,。 R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)絡(luò),,電容的充放電直接影響著開關(guān)管的開關(guān)速度,。R1過小,易引起振蕩,,電磁干擾也會很大,;R1過大,會降低開關(guān)管的開關(guān)速度,。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下,,從而保護了MOS管。 Q1的柵極受控電壓為鋸形波,,當其占空比越大時,,Q1導(dǎo)通時間越長,變壓器所儲存的能量也就越多,;當Q1截止時,,變壓器通過D1、D2,、R5,、R4、C3釋放能量,,同時也達到了磁場復(fù)位的目的,,為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準備,。IC根據(jù)輸出電壓和電流時刻調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的大小,,從而穩(wěn)定了整機的輸出電流和電壓。 C4和R6為尖峰電壓吸收回路,。

4,、推挽式功率變換電路: Q1和Q2將輪流導(dǎo)通。

5,、有驅(qū)動變壓器的功率變換電路

T2為驅(qū)動變壓器,,T1為開關(guān)變壓器,TR1為電流環(huán),。

四,、 輸出整流濾波電路

1、 正激式整流電路:

 

 

 

T1為開關(guān)變壓器,,其初極和次極的相位同相,。D1為整流二極管,D2為續(xù)流二極管,R1,、C1,、R2、C2為削尖峰電路,。L1為續(xù)流電感,,C4、L2,、C5組成π型濾波器,。

2、 反激式整流電路:

T1為開關(guān)變壓器,,其初極和次極的相位相反,。D1為整流二極管,R1,、C1為削尖峰電路,。L1為續(xù)流電感,R2為假負載,,C4,、L2、C5組成π型濾波器,。

3,、 同步整流電路:

工作原理:當變壓器次級上端為正時,電流經(jīng)C2,、R5,、R6、R7使Q2導(dǎo)通,,電路構(gòu)成回路,,Q2為整流管。Q1柵極由于處于反偏而截止,。當變壓器次級下端為正時,,電流經(jīng)C3、R4,、R2使Q1導(dǎo)通,,Q1為續(xù)流管。Q2柵極由于處于反偏而截止,。L2為續(xù)流電感,,C6、L1,、C7組成π型濾波器,。R1,、C1,、R9,、C4為削尖峰電路。

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