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[導(dǎo)讀]開關(guān)電源如今已然成為我們生活的重要組成部分,觸及到生活中的方方面面。開關(guān)電源對于工程師來說更是熟悉不過的,本文小編就將送出技術(shù)福利,讓新手朋友們了解開關(guān)電源的電

開關(guān)電源如今已然成為我們生活的重要組成部分,觸及到生活中的方方面面。開關(guān)電源對于工程師來說更是熟悉不過的,本文小編就將送出技術(shù)福利,讓新手朋友們了解開關(guān)電源的電路以及原理。

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圖1:

圖1

輸入電路的原理及常見電路

AC 輸入整流濾波電路原理(圖2):

圖2

(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阻值減小(RT1 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。

DC 輸入濾波電路原理(圖3):

圖3

(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。

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:

圖4

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。

推挽式功率變換電路:

Q1和Q2將輪流導(dǎo)通。

圖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)。

圖6輸出整流濾波電路

正激式整流電路:

圖7

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。

反激式整流電路:

圖8

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。

同步整流電路:

圖9

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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