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  • 發布時間:2020-09-29 13:08 原文鏈接: 全面詳解電源電路(一)

    一、開關電源的電路組成

    開關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電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。

    開關電源的電路組成方框圖如下:

    二、輸入電路的原理及常見電路

    1、AC 輸入整流濾波電路原理:

    ①防雷電路:當有雷擊,產生高壓經電網導入電源時,由 MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進行保護。當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,F1、F2、F3 會燒毀保護后級電路。

    ②輸入濾波電路:C1、L1、C2、C3 組成的雙π型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,防止對電源干擾,同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。當電源開啟瞬間,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 是負溫系數元件),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 BRG1 整流后,經 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。

    2、 DC 輸入濾波電路原理:

    ①輸入濾波電路:C1、L1、C2 組成的雙π型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,防止對電源干擾,同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網干擾。C3、C4 為安規電容,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。在起機的瞬間,由于 C6 的存在 Q2 不導通,電流經 RT1 構成回路。當 C6 上的電壓充至 Z1 的穩壓值時 Q2 導通。如果 C8 漏電或后級電路短路現象,在起機的瞬間電流在 RT1 上產生的壓降增大,Q1 導通使 Q2 沒有柵極電壓不導通,RT1 將會在很短的時間燒毀,以保護后級電路。

    三、功率變換電路

    1、 MOS 管的工作原理:

    目前應用最廣泛的絕緣柵場效應管是 MOSFET(MOS 管),是利用半導體表面的電聲效應進行工作的。也稱為表面場效應器件。由于它的柵極處于不導電狀態,所以輸入電阻可以大大提高,最高可達 105 歐姆,MOS 管是利用柵源電壓的大小,來改變半導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:

    3、工作原理:

    R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2 組成緩沖器,和開關 MOS 管并接,使開關管電壓應力減少,EMI 減少,不發生二次擊穿。在開關管 Q1 關斷時,變壓器的原邊線圈易產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前工作周波的占空比控制,因此是當前工作周波的電流限制。

    當 R5 上的電壓達到 1V 時,UC3842 停止工作,開關管 Q1 立即關斷。 R1 和 Q1 中的結電容 CGS、CGD 一起組成 RC 網絡,電容的充放電直接影響著開關管的開關速度。R1 過小,易引起振蕩,電磁干擾也會很大;R1 過大,會降低開關管的開關速度。Z1 通常將 MOS 管的 GS 電壓限制在 18V 以下,從而保護了 MOS 管。

    Q1 的柵極受控電壓為鋸形波,當其占空比越大時,Q1 導通時間越長,變壓器所儲存的能量也就越多;當 Q1 截止時,變壓器通過 D1、D2、R5、R4、C3 釋放能量,同時也達到了磁場復位的目的,為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準備。IC 根據輸出電壓和電流時刻調整著⑥腳鋸形波占空比的大小,從而穩定了整機的輸出電流和電壓。 C4 和 R6 為尖峰電壓吸收回路。

    4、推挽式功率變換電路:

    Q1 和 Q2 將輪流導通。

    5、有驅動變壓器的功率變換電路:

    T2 為驅動變壓器,T1 為開關變壓器,TR1 為電流環。

    四、輸出整流濾波電路:

    1、正激式整流電路:

    T1 為開關變壓器,其初極和次極的相位同相。D1 為整流二極管,D2 為續流二極管,R1、C1、R2、C2 為削尖峰電路。L1 為續流電感,C4、L2、C5 組成π型濾波器。

    2、反激式整流電路:

    T1 為開關變壓器,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 為續流電感,R2 為假負載,C4、L2、C5 組成π型濾波器。

    3、同步整流電路:

    工作原理:當變壓器次級上端為正時,電流經 C2、R5、R6、R7 使 Q2 導通,電路構成回路,Q2 為整流管。Q1 柵極由于處于反偏而截止。當變壓器次級下端為正時,電流經 C3、R4、R2 使 Q1 導通,Q1 為續流管。Q2 柵極由于處于反偏而截止。L2 為續流電感,C6、L1、C7 組成π 型濾波器。R1、C1、R9、C4 為削尖峰電路。


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