開關(guān)電源現(xiàn)在現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)化控制軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設(shè)備,視聽產(chǎn)品,安防監(jiān)控,LED燈帶,電腦機(jī)箱,數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域簡直隨處可見。
開關(guān)電源的首要電路是由輸入電磁煩擾濾波器(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。輔佐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)電路等組成的。
開關(guān)電源的電路組成方框圖如下:
②輸入濾波電路:C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)首要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行克制,防止對(duì)電源煩擾,同時(shí)也防止電源自身發(fā)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)煩擾。當(dāng)電源敞開瞬間,要對(duì)C5充電,由于瞬間電流大,加RT1(熱敏電阻)就能有用的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上,必定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減?。?/span>RT1是負(fù)溫系數(shù)元件),這時(shí)它消耗的能量十分小,后級(jí)電路可正常作業(yè)。
③整流濾波電路:溝通電壓經(jīng)BRG1整流后,經(jīng)C5濾波后得到較為純潔的直流電壓。若C5容量變小,輸出的溝通紋波將增大。
DC輸入濾波電路原理:
②R1、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(shí)Q2導(dǎo)通。假如C8漏電或后級(jí)電路短路現(xiàn)象,在起機(jī)的瞬間電流在RT1上發(fā)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(huì)在很短的時(shí)間燒毀,以保護(hù)后級(jí)電路。
1、MOS管的作業(yè)原理:現(xiàn)在運(yùn)用最廣泛的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管是MOSFET(MOS管),是運(yùn)用半導(dǎo)體外表的電聲效應(yīng)進(jìn)行作業(yè)的。也稱為外表場(chǎng)效應(yīng)器材。由于它的柵極處于不導(dǎo)電情況,所以輸入電阻可以大大提高,最高可達(dá)105歐姆,MOS管是運(yùn)用柵源電壓的巨細(xì),來改動(dòng)半導(dǎo)體外表感生電荷的多少,然后控制漏極電流的巨細(xì)。
常見的原理圖:
R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器,和開關(guān)電源MOS管并接,使開關(guān)電源管電壓應(yīng)力削減,EMI削減,不發(fā)生二次擊穿。在開關(guān)電源管Q1關(guān)斷時(shí),變壓器的原邊線圈易發(fā)生尖峰電壓和尖峰電流,這些元件組合一同,能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測(cè)得的電流峰值信號(hào)參加當(dāng)前作業(yè)周波的占空比控制,因此是當(dāng)前作業(yè)周波的電流束縛。當(dāng)R5上的電壓抵達(dá)1V時(shí),UC3842停止作業(yè),開關(guān)電源管Q1當(dāng)即關(guān)斷。R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD一同組成RC網(wǎng)絡(luò),電容的充放電直接影響著開關(guān)電源管的開關(guān)電源速度。R1過小,易引起振蕩,電磁煩擾也會(huì)很大;R1過大,會(huì)下降開關(guān)電源管的開關(guān)電源速度。Z1一般將MOS管的GS電壓束縛在18V以下,然后保護(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(shí),Q1導(dǎo)通時(shí)間越長,變壓器所貯存的能量也就越多;當(dāng)Q1截止時(shí),變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3開釋能量,同時(shí)也抵達(dá)了磁場(chǎng)復(fù)位的目的,為變壓器的下一次存儲(chǔ)、傳遞能量做好了預(yù)備。IC依據(jù)輸出電壓和電流時(shí)間調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的巨細(xì),然后安穩(wěn)了整機(jī)的輸出電流和電壓。C4和R6為尖峰電壓吸收回路。
2、 推挽式功率改換電路: Q1和Q2將輪流導(dǎo)通。
反激式整流電路:
反激式整流電路:
反應(yīng)電路原理圖:
1、在輸出端短路的情況下,PWM控制電路可以把輸出電流約束在一個(gè)安全范圍內(nèi),它可以用多種方法來完成限流電路,當(dāng)功率限流在短路時(shí)不起作用時(shí),只有另增設(shè)一部分電路。
2、短路保護(hù)電路一般有兩種,下圖是小功率短路保護(hù)電路,其原理簡述如下:
當(dāng)輸出電路短路,輸出電壓消失,光耦OT1不導(dǎo)通,UC3842①腳電壓上升至5V左右,R1與R2的分壓逾越TL431基準(zhǔn),使之導(dǎo)通,UC3842⑦腳VCC電位被拉低,IC停止作業(yè)。UC3842停止作業(yè)后①腳電位消失,TL431不導(dǎo)通UC3842⑦腳電位上升,UC3842重新啟動(dòng),循環(huán)往復(fù)。當(dāng)短路現(xiàn)象消失后,電路可以自動(dòng)康復(fù)成正常作業(yè)情況。
下圖是中功率短路保護(hù)電路,其原理簡述如下:
下圖是用電流互感器取樣電流的保護(hù)電路
輸出過壓保護(hù)電路的作用是:當(dāng)輸出電壓逾越規(guī)劃值時(shí),把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi)。當(dāng)開關(guān)電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)毛病或者由于用戶操作不妥引起輸出過壓現(xiàn)象時(shí),過壓保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)以防止損壞后級(jí)用電設(shè)備。
運(yùn)用最為遍及的過壓保護(hù)電路有如下幾種:
可控硅觸發(fā)保護(hù)電路:
光電耦合保護(hù)電路:
輸出限壓保護(hù)電路:輸出限壓保護(hù)電路如下圖,當(dāng)輸出電壓升高,穩(wěn)壓管導(dǎo)通光耦導(dǎo)通,Q1基極有驅(qū)動(dòng)電壓而道通,UC3842③電壓升高,輸出下降,穩(wěn)壓管不導(dǎo)通,UC3842③電壓下降,輸出電壓升高。循環(huán)往復(fù),輸出電壓將安穩(wěn)在一范圍內(nèi)(取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值)。
輸入電壓經(jīng)L1、L2、L3等組成的EMI濾波器,BRG1整流一路送PFC電感,另一路經(jīng)R1、R2分壓后送入PFC控制器作為輸入電壓的取樣,用以調(diào)整控制信號(hào)的占空比,即改動(dòng)Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間,安穩(wěn)PFC輸出電壓。L4是PFC電感,它在Q1導(dǎo)通時(shí)貯存能量,在Q1關(guān)斷時(shí)施放能量。D1是啟動(dòng)二極管。D2是PFC整流二極管,C6、C7濾波。PFC電壓一路送后級(jí)電路,另一路經(jīng)R3、R4分壓后送入PFC控制器作為PFC輸出電壓的取樣,用以調(diào)整控制信號(hào)的占空比,安穩(wěn)PFC輸出電壓。
原理圖:
AC輸入和DC輸入的開關(guān)電源的輸入過欠壓保護(hù)原理大致相同。保護(hù)電路的取樣電壓均來自輸入濾波后的電壓。取樣電壓分為兩路,一路經(jīng)R1、R2、R3、R4分壓后輸入比較器3腳,如取樣電壓高于2腳基準(zhǔn)電壓,比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷,電源無輸出。另一路經(jīng)R7、R8、R9、R10分壓后輸入比較器6腳,如取樣電壓低于5腳基準(zhǔn)電壓,比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷,電源無輸出。