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开关电源电路组成及原理详解

作者: 来源: 发布时间:2018/2/11 16:12:47  点击数:1214
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:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由mov1、mov2、mov3:f1、f2、f3、fdg1 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,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rt1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在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),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。
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。
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。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,q1导通使 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105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,从而控制漏极电流的大小。
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mos管并接,使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,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1v时,uc3842停止工作,开关管q1立即关断 。 r1和q1中的结电容cgs、cgd一起组成rc网络,电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。r1过小,易引起振荡,电磁干扰也会很大;r1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18v以下,从而保护了mos管。 q1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,q1导通时间越长,变压器所储存的能量也就越多;当q1截止时,变压器通过d1、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、传递能量做好了预备。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为尖峰电压吸路。
4、推挽式功率变换电路:
q1和q2将轮流导通。

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,其初极和次极的相位同相。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,其初极和次极的相位相反。d1为整流二极管,r1、c1为削尖峰电路。l1为续流电感,r2为假负载,c4、l2、c5组成π型滤波器。
3、同步整流电路:

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。q1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 q1导通,q1为续流管。q2栅极由于处于反偏而截止。l2为续流电感,c6、l1、c7组成π 型滤波器。r1、c1、r9、c4为削尖峰电路。

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