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学习开关电源你必须知道的电路详解

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标签: 开关电源

开关电源

学习开关电源你必须知道的电路详解

一、 开关电源的电路组成
开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、
PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保
护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
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 输入整流滤波电路原理:
① 防雷电路:½有雷击,产生高压经电½导入电源时,由 MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、
FDG1 组成的电路进行保护。½加在压敏电阻两端的电压超过其工½电压时,其阻值降½,
½高压½量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
② 输入滤波电路:C1、L1、C2、C3 组成的双π型滤波½络主要是对输入电源的电磁噪
声及杂波信号进行抑制,
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½干扰。
½电源开启瞬间,要对 C5 充电,由于瞬间电流大,加 RT1(热敏电阻)就½有效的防止浪
涌电流。因瞬时½量全消耗在 RT1 电阻上,一定时间后温度升高后 RT1 阻值减小(RT1 是负
温系数元件),这时它消耗的½量非常小,后级电路可正常工½。
③ 整流滤波电路:交流电压经 BRG1 整流后,经 C5 滤波后得到较为纯净的直流电压。
若 C5 容量变小,输出的交流纹波将增大。
2、 DC 输入滤波电路原理:
① 输入滤波电路:C1、L1、C2 组成的双π型滤波½络主要是对输入电源的电磁噪声及杂
波信号进行抑制,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½干扰。C3、
C4 为安规电容,L2、L3 为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7 组成抗浪涌电路。在起机的
瞬间,由于 C6 的存在 Q2 不导通,电流经 RT1 构成回路。½ C6 上的电压充至 Z1 的稳压值
时 Q2 导通。
如果 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,
Q1 导通½ Q2 没有栅极电压不导通,RT1 将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。
三、 功率变换电路
1、 MOS 管的工½原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是 MOSFET(MOS 管),是利
用半导½表面的电声效应进行工½的。
也称为表面场效应器件。
由于它的栅极处于不导电状
态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达 105 欧姆,MOS 管是利用栅源电压的大小,来改
变半导½表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。
2、 常见的原理图:
3、工½原理:
R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2 组成缓冲器,和开关 MOS 管并接,½开关管电压应力减
少,EMI 减少,不发生二次击穿。在开关管 Q1 关断时,变压器的原边线圈易产生尖峰电压
和尖峰电流,这些元件组合一起,½很½地吸收尖峰电压和电流。从 R3 测得的电流峰值信
号参与½前工½周波的占空比控制,因此是½前工½周波的电流限制。½ R5 上的电压达到
1V 时,UC3842 停止工½,开关管 Q1 立即关断 。 R1 和 Q1 中的结电容 CGS、CGD 一起组成
RC ½络,电容的充放电直接½响着开关管的开关速度。R1 过小,易引起振荡,电磁干扰也
会很大;R1 过大,会降½开关管的开关速度。Z1 通常将 MOS 管的 GS 电压限制在 18V 以下,
从而保护了 MOS 管。 Q1 的栅极受控电压为锯½波,½其占空比越大时,Q1 导通时间越长,
变压器所储存的½量也就越多;½ Q1 截止时,变压器通过 D1、D2、R5、R4、C3 释放½量,
同时也达到了磁场复½的目的,为变压器的下一次存储、传递½量做½了准备。IC 根据输
出电压和电流时刻调整着⑥脚锯½波占空比的大小,
从而稳定了整机的输出电流和电压。C4
和 R6 为尖峰电压吸收回路。
4、推½式功率变换电路:
Q1 和 Q2 将½流导通。
5、有驱动变压器的功率变换电路:
T2 为驱动变压器,T1 为开关变压器,TR1 为电流环。
四、 输出整流滤波电路:
1、 正激式整流电路:
T1 为开关变压器,其初极和次极的相½同相。D1 为整流二极管,D2 为续流二极管,R1、
C1、R2、C2 为削尖峰电路。L1 为续流电感,C4、L2、C5 组成π型滤波器。
2、 反激式整流电路:
T1 为开关变压器,其初极和次极的相½相反。D1 为整流二极管,R1、C1 为削尖峰电路。
L1 为续流电感,R2 为假负½½,C4、L2、C5 组成π型滤波器。
3、同步整流电路:
工½原理:½变压器次级上端为正时,电流经 C2、R5、R6、R7 ½ Q2 导通,电路构成
回路,Q2 为整流管。Q1 栅极由于处于反偏而截止。½变压器次级下端为正时,电流经 C3、
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文档解析

开关电源是一种高效的电力转换设备,它由多个关键电路组成,包括输入电磁干扰滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路以及输出整流滤波电路。这些电路共同确保电源的稳定输出和电磁兼容性。辅助电路如过欠压保护、过流保护和短路保护电路则提供额外的安全保障。

开关电源的工作原理基于MOSFET等功率器件的快速开关特性,通过PWM控制实现高效的电能转换。在输入端,AC或DC电源首先经过整流和滤波,以减少噪声和纹波。功率变换电路利用MOS管进行高频开关,配合变压器实现能量的存储和传递。输出端则通过整流和滤波电路,提供纯净的直流输出。

稳压环路通过反馈机制动态调整占空比,确保输出电压的稳定。短路保护和限流保护电路在异常情况下能够迅速响应,限制电流,保护电路不受损害。此外,功率因数校正电路(PFC)提高了电源的整体效率和电网兼容性。输入过欠压保护电路则确保在电压异常时电源能够安全关闭,避免损坏。这些特性使得开关电源广泛应用于各种电子设备中,满足现代电力系统对高效、稳定和安全电源的需求。

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评论

蜡笔小新的一天
主要是适合初学者
2021-12-26 08:40:58
3ABC
挺好的入门资料。
2021-03-09 09:11:28
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