侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

全面详解电源电路,开关电源没你想的那么简单

2019-10-21 09:24
来源: 与非网

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:

image.png

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:

image.png

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:

image.png

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。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 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:

image.png

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。

image.png

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。

image.png

四、输出整流滤波电路:

1、正激式整流电路:

image.png

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:

image.png

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:

image.png

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。

1  2  下一页>  
声明: 本文系OFweek根据授权转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号