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:
開關電源電路的工作原理
開關電源的工作過程相當容易理解。在線性電源中,讓功率晶體管工作在線性模式,與線性電源不同的是,PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷狀態。在這兩種狀態中,加在功率晶體管上的伏安乘積總是很小的(在導通時,電壓低,電流大;關斷時,電壓高,電流小)。功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產生的損耗。
與線性電源相比,PWM開關電源更為有效的工作過程是通過“斬波”,即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現的。脈沖的占空比是開關電源的控制器來調節。一旦輸入電壓被斬成交流方波,其幅值就可以通過變壓器來生高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數就可以增加輸出的電壓組數。最后這些交流波形經過整流濾波后就得到直流輸出電壓。
控制器的主要目的式保持輸出電壓穩定,其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能模塊電壓參考和誤差放大器,可以設計成與線性調節器相同。它們的不同之處在于,誤差放大器的輸出(誤差電壓)在驅動功率管之前要經過一個電壓脈沖轉換單元。
開關電源有兩種主要的工作方式:正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很少,但是工作過程相差很大,在特定的場合下個有優點。
正激式變換器的優點式:輸出電壓的紋波峰峰值比升壓式變換器低,同時可以輸出比較高的功率,正激式變換器可以提供數千瓦的功率。
升壓式變換器中峰值電流較高,因此只適合功率不大于150W的應用場合,在所有拓撲中,這類變換器所用的元器件最小,因而在中小功率的應用場合中和流行。
開關電源的工作原理是:
第一 交流電源輸入經整流濾波成直流;
第二 通過高頻PWM(脈沖寬度調制)信號控制開關管,將那個直流加到開關變壓器初級上;
第三 開關變壓器次級感應出高頻電壓,經整流濾波供給負載;
第四 輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達到穩定輸出的目的.
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。
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