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　　开关电源原理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整流滤波电路功率变换电路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住肆开关电源的电路组成输入过欠压保护单元功率变换整流滤波短路保护叮输出过住肆开关电源的电路组成输入过欠压保护单元功率变换整流滤波短路保护叮厂控制稳坏路取样整流滤波单元开关电源电路方框图二输入电路的原理及常见电路输入整流滤波电路原理输入滤波整流回路原理图输入滤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组成的电

　　word. word. word. word. 开关电源原理 —、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(EMl)、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、 输出过住肆开关电源的电路组成输入过欠压 保护单元功率变换整流.滤波 1 I短路保护?5Ih J「叮I 输出过住肆 开关电源的电路组成 输入过欠压 保护单元 功率变换 整流.滤波 1 I 短路保护 ?5Ih J 「叮 I 厂 PWM —1 .. 控制辭b— 稳Jk坏路B—取样 →!整流、滤波- I *■ 1 I PFC单元 Ll Lr—」 开关电源电路方框图 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: 输入滤波、整流回路原理图 输入滤波、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MOVl. MOV2、MOV3 : FIS F2、 F3、FDGl组成的电路进行保护。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上，若电流过大，Fl、F2、F3会烧毁保护后级电路n 输入滤波电路：CK LK C2、C3组成的双TT型滤波网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网干扰。当 电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RTl （热敏电阻）就能有效的防止浪涌 电流。因瞬时能量全消耗在RTI电阻上一定时间后温度升高后RTI阻值减小（RTI是负 温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 整流滤波电路：交流电压经BRGI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，输出的交流纹波将増大。 2、DC输入滤波电路原理: word. word. ①输入滤波电路：Cl、LI. C2组成的双ΓΓ型滤波网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网干扰。C3、C4 为安规电容，L2 ①输入滤波电路：Cl、LI. C2组成的双ΓΓ型滤波网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网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。 ②Rl. R2、R3、Zk C6、Ql. 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RTI构成回路。当C6上的电压充至ZI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RTI ±产生的压降増大， Ql导通使Q2没有栅极电压不导通，RTl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管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET （MOS管），是利用半导 体表面的电声效应进行工作的。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10欧姆，MoS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表 面感生电荷的多少, DC+- 从而控制漏极电流的大小。 R7∏ τc3 TI 2、常见的原理图: R8∣ HDI λD2 C4 UC3842 RI 3 C14 *Z1 朮2 R4 α C2::严 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、Dl. D2组成缓冲器，和开关MoS管并接，使开关管电压应力减少, EMl减少，不发生二次击穿。在开关管QI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，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作 周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到IV时，UC3842停止 工作，开关管QI立即关断。 RI和QI中的结电容Cgs、CGO-起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速 度。Rl过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；Rl过大，会降低开关管的开关速度。ZI通常将 MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了 MoS管。 Ql的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Ql导通时间越长，变压器所储存的能量 也就越多；当QI截止时，变压器通过DI、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位 的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备，IC根据输出电压和电流时刻调整着［⑥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。 C4和R6为尖峰电压吸收回路。 4、推挽式功率变按电路： QI和Q2将轮流导通。 T2为驱动变压器，Tl为开关变压器，TRI为电流环。 四、输出整流滤波电路： Tl为开关变压器，其初极和次极的相位同相。Dl为整流二极管，D2为续流二极管，RK Cl. R2 R2、C2为削尖峰电路n Ll为续流电感，C4、L2、C5组成rτ型滤波器。 2、 TI为开关变压器，其初极和次极的相位相反。DI为整流二极管’Rl. CI为削尖峰电路。LI为 续流电感，R2为假负载，C4、L2、C5组成TT型滤波器。 输出整漩滤波电路 工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路， Q2为整流管。Ql栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使 Ql导通，Ql为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、LI. C7组成TT型滤 电压反馈环路电原理图 2、工作原理: 当输出Uo升高，经取样电阻R7、R8、RIO. VRI分压后，Ul③脚电压升高，当其超过UI ②脚基准电压后Ul①脚输出高电平，使QI导通，光耦OTl发光二极管发光，光电三极管导 通UC3842①脚电位相应变低，从而改变Ul⑥脚输出占空比减小，Uo降低。 当输出UO降低时，Ul③脚电压降低，当其低过Ul②脚基准电压后Ul①脚输出低电平， Ql不导通，光耦OTl发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842Φ脚电位升高，从而改 变Ul⑥脚输出占空比增大，UO降低。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节VRl可改变 输出电压值。 反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路n如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自 激振荡?故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。 六、短路保护电路： 1、在输出端短路的情况下，PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全围，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，只有另增设一部分电路。 VC3SI2 2、短路保护左图是小功率短路保护电路，其原理简述如下: 2、短路保护 左图是小功率短路保护电路，其原理简述如下: 图1?1 图1?1 当输出电路短路，输出电压消失，光耦OTl不导通， UC3842①脚电压上升至5V左右，RI与R2的分压超过 TL431基准，使之导通，UC3842⑦脚VCC电位被拉低 word. word. word. word. IC停止工作。UC3842停止工作后①脚电位消先TL431 不导通UC3842⑦脚电位上升，UC3842重新启动，周而 复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成正常工 作状态。 3、右图是中功率短路保护电路，其原理简述如下： 当输出短路，UC3842①脚电压上升,Ul③脚 电位高于②脚时，比较器翻转①脚输出高电位，给 CI充电，当CI两端电压超过⑤脚基准电压时 Ul⑦脚输出低电位，UC3842(D脚低于IV, UCC3842 停止工作，输出电压为OV,周而复始，当短路 阻值不对时短路保护不起作用3 TlQIRl?Ξ}-3 UC38121R3消失后电路正常工作。R 阻值不对时短路保护不起作用3 Tl QI Rl ?Ξ}-3 UC3812 1R3 当输出电路短路或过流，变压器原边电流増大，R34、左图是常见的限流、短路保护电路n 当输出电路短路或过流，变压器原边电流増大，R3 比逐渐増大，③脚电压超过IV时，UC3842关闭无输出。 比逐渐増大，③脚电压超过IV时，UC3842关闭无输出。 5、右图是用电流互感器取样电流的保护电路，有 着功耗小，但成本高和电路较为复杂，其工作原 理简述如下: 输出电路短路或电流过大，TRl次级线圈感 应的电压就越高，当UC3842③脚超过1伏，UC3842 停止工作，周而复始，当短路或过载消失.电路自行恢复。 word. word. 七、输出端限流保护： 左图是常见的输出端限流保护电路，其工作原理简述如下：当输出电流过大时，RS住孟铜丝)两端电 压上升， 左图是常见的输出端限流保护电路，其工 作原理简述如下： 当输出电流过大时，RS住孟铜丝)两端电 压上升，Ul(S)脚电压高于②脚基准电压， Ul①脚输出高电压，QI导通 光耦发生 光电效应，UC3842①脚电压降低，输出电 压降低，从而达到输出过载限流的目的。 八、输出过压保护电路的原理： 输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定在一安全值的围。 当开关电源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，过压保护电路进 行保护以防止损坏后级用电设备n应用最为普遍的过压保护电路有如下几种： UOI Uo2 1、目空硅触发保护电路: _ MSCR 如左图，当UOI输出升高，稳压管(Z3)击穿导通，可控硅(SCRl) RlI Ci ￥ 1 1 的控制端得到触发电压，因此可控硅导通。Uo2电压对地短路，过流保 护电路或短路保护电路就会工作，停止整个电源电路的工作。当输出过 压现象排除,开状态。可勢控嘔QIVREF华发电压通过RJ1 压现象排除, 开状态。 可勢控嘔 QI VREF 华发电压通过

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