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开关电源原理一、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、 A C 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 :F 1、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、F 3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。②R1、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。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 10 5 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: R7、R8、R6、C3、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、R7、R8、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