《電子技術(shù)應(yīng)用》
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開關(guān)電源各功能電路詳解
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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(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路,、輸出短路保護(hù)電路等,。本文對各功能電路進(jìn)行詳解。
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(hù)電路,、輸出過欠壓保護(hù)電路,、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)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(dāng)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(jìn)行保護(hù),。當(dāng)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(hù)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(jìn)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(dāng)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(fù)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(jìn)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(jī)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(dāng)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(jī)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(hù)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(jìn)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(dá)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(dāng)前工作周波的占空比控制,因此是當(dāng)前工作周波的電流限制,。當(dāng)R5上的電壓達(dá)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(hù)了MOS管,。 Q1的柵極受控電壓為鋸形波,,當(dāng)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(dāng)Q1截止時,變壓器通過D1,、D2,、R5、R4,、C3釋放能量,,同時也達(dá)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(zhǔn)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(jī)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(fù)載,C4,、L2,、C5組成π型濾波器。

3,、同步整流電路:
 

 

工作原理:當(dāng)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(dāng)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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