绝缘栅

开关电源各功能电路详解

发布时间:2022/7/22 18:10:55   

一、开关电源的电路构成

开关电源的要紧电路是由输入电磁侵犯滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率调换电路、PWM掌握器电路、输出整流滤波电路构成。帮忙电路有输入过欠压维护电路、输出过欠压维护电路、输出过流维护电路、输出短路维护电路等。开关电源的电路构成方框图下列:

二、输入电路的旨趣及罕见电路

1、AC输入整流滤波电路旨趣:

①防雷电路:当有雷击,形成高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1构成的电路举行维护。当加在压敏电阻两头的电压超出其劳动电压时,其阻值消沉,使高压能量耗费在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会销毁维护后级电路。②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3构成的双π型滤波网络主假如对输入电源的电磁噪声及杂波记号举行按捺,避免对电源侵犯,同时也避免电源自身形成的高频杂波对电网侵犯。当电源开启刹时,要对C5充电,由于刹时电流大,加RT1(热敏电阻)就可以有用的避免浪涌电流。因刹时能量全耗费在RT1电阻上,一按工夫后温度抬高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它耗费的能量特别小,后级电路可平常劳动。③整流滤波电路:相易电压经BRG1整流后,经C5滤波后获得较为洁净的直流电压。若C5容质变小,输出的相易纹波将增大。

2、DC输入滤波电路旨趣:

①输入滤波电路:C1、L1、C2构成的双π型滤波网络主假如对输入电源的电磁噪声及杂波记号举行按捺,避免对电源侵犯,同时也避免电源自身形成的高频杂波对电网侵犯。C3、C4为安规电容,L2、L3为差模电感。②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7构成抗浪涌电路。在起机的刹时,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。若是C8泄电或后级电路短路表象,在起机的刹时电流在RT1上形成的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的工夫销毁,以维护后级电路。

三、功率调换电路

1、MOS管的劳动旨趣:

方今运用最宽广的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是操纵半导体表面的电声效应举行劳动的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电形态,因此输入电阻也许大大提升,最高可达欧姆,MOS管是操纵栅源电压的巨细,来改革半导体表面感生电荷的几多,进而掌握漏极电流的巨细。

2、罕见的旨趣图:

3、劳动旨趣:

R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2构成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力裁减,EMI裁减,不产生二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易形成尖峰电压和尖峰电流,这些元件组合一同,能很好地汲取尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值记号参加暂时劳动周波的占空比掌握,是以是暂时劳动周波的电流束缚。当R5上的电压抵达1V时,UC中止劳动,开关管Q1即时关断。R1和Q1中的结电容CGS、CGD一同构成RC网络,电容的充放电直接影响着开关管的开关速率。R1太小,易引发振动,电磁侵犯也会很大;R1过大,会消沉开关管的开关速率。Z1一般将MOS管的GS电压束缚在18V下列,进而维护了MOS管。Q1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,Q1导通工夫越长,变压器所储蓄的能量也就越多;当Q1停止时,变压器经过D1、D2、R5、R4、C3释放能量,同时也抵达了磁场复位的目标,为变压器的下一次储备、传播能量做好了筹办。IC依据输出电压和电流功夫调度着⑥足锯形波占空比的巨细,进而波动了整机的输出电流和电压。C4和R6为尖峰电压汲取回路。

4、推挽式功率调换电路:

Q1和Q2将轮番导通。

5、有启动变压器的功率调换电路:T2为启动变压器,T1为开关变压器,TR1为电流环。

四、输出整流滤波电路:

1、正激式整流电路:

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构成π型滤波器。

2、反激式整流电路:

T1为开关变压器,其初极和次极的相位相悖。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构成π型滤波器。

3、同步整流电路:

劳动旨趣: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停止。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停止。L2为续流电感,C6、L1、C7构成π型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。

五、稳压环路旨趣

1、反应电路旨趣图:

2、劳动旨趣:

当输出U0抬高,经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后,U1③足电压抬高,当其超出U1②足基准电压后U1①足输出高电平,使Q1导通,光耦OT1发光二极管发光,光电三极管导通,UC①足电位响应变低,进而改革U1⑥足输出占空比减小,U0消沉。当输出U0消沉时,U1③足电压消沉,当其低过U1②足基准电压后U1①足输出低电平,Q1不导通,光耦OT1发光二极管不发光,光电三极管不导通,UC①足电位抬高,进而改革U1⑥足输出占空比增大,U0消沉。循环不息,进而使输出电压维持波动。调理VR1可改革输出电压值。反应环路是影响开关电源波动性的紧要电路。如反应电阻电容错、漏、虚焊等,会形成自激振动,障碍表象为:波形反常,空、满载振动,输出电压不波动等。

六、短路维护电路

1、在输出端短路的景况下,PWM掌握电路也许把输出电流束缚在一个平安范畴内,它也许用多种办法来实行限流电路,当功率限流在短路时不起做历时,惟独另增设一部份电路。2、短路维护电路一般有两种,下图是小功率短路维护电路,其旨趣简述下列:

当输出电路短路,输出电压消散,光耦OT1不导通,UC①足电压激昂至5V左右,R1与R2的分压超出TL基准,使之导通,UC⑦足VCC电位被拉低,IC中止劳动。UC中止劳动后①足电位消散,TL不导通UC⑦足电位激昂,UC从头启动,循环不息。当短路表象消散后,电路也许主动复原成平常劳动形态。3、下图是中功率短路维护电路,其旨趣简述下列:

当输出短路,UC①足电压激昂,U1③足电位高于②足时,对照器翻转①足输出高电位,给C1充电,当C1两头电压超出⑤足基准电压时U1⑦足输出低电位,UC①足低于1V,UCC中止劳动,输出电压为0V,循环不息,当短路消散后电路平常劳动。R2、C1是充放电工夫常数,阻值差错时短路维护不起效用。4、下图是罕见的限流、短路维护电路。其劳动旨趣简述下列:

当输出电路短路或过流,变压器原边电流增大,R3两头电压降增大,③足电压抬高,UC⑥足输出占空比逐步增大,③足电压超出1V时,UC合拢无输出。5、下图是用电流互感器取样电流的维护电路,有着功耗小,但成本高和电路较为繁杂,其劳动旨趣简述下列:

输出电路短路或电流过大,TR1次级线圈感觉的电压就越高,当UC③足超出1伏,UC中止劳动,循环不息,当短路或过载消散,电路自行复原。

七、输出端限流维护

上图是罕见的输出端限流维护电路,其劳动旨趣简述如上图:当输出电流过大时,RS(锰铜丝)两头电压激昂,U1③足电压高于②足基准电压,U1①足输出高电压,Q1导通,光耦产生光电效应,UC①足电压消沉,输出电压消沉,进而抵达输出过载限流的目标。

八、输出过压维护电路的旨趣

输出过压维护电路的效用是:当输出电压超出计划值时,把输出电压限定在一平安值的范畴内。当开关电源内部稳压环路呈现障碍或许由于用户操纵不妥引发输出过压表象时,过压维护电路举行维护以避免毁坏后级用电征战。运用最为广泛的过压维护电路犹下列几种:

1、可控硅触发维护电路:

如上图,当Uo1输出抬高,稳压管(Z3)击穿导通,可控硅(SCR1)的掌握端获得触发电压,是以可控硅导通。Uo2电压对地短路,过流维护电路或短路维护电路就会劳动,中止全面电源电路的劳动。当输出过压表象消除,可控硅的掌握端触发电压经过R对地泄放,可控硅复原断开形态。

2、光电耦合维护电路:

如上图,当Uo有过压表象时,稳压管击穿导通,经光耦(OT2)R6到地形成电流流过,光电耦合器的发光二极管发光,进而使光电耦合器的光敏三极管导通。Q1基极得电导通,的③足电消沉,使IC合拢,中止全面电源的劳动,Uo为零,循环不息,。

3、输出限压维护电路:

输出限压维护电路下列图,当输出电压抬高,稳压管导通光耦导通,Q1基极有启动电压而道通,UC③电压抬高,输出消沉,稳压管不导通,UC③电压消沉,输出电压抬高。循环不息,输出电压将波动在一范畴内(取决于稳压管的稳压值)。

4、输出过压锁死电路:

图A的劳动旨趣是,当输出电压Uo抬高,稳压管导通,光耦导通,Q2基极得电导通,由于Q2的导通Q1基极电压消沉也导通,Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2不停导通,UC③足不停是高电平而中止劳动。在图B中,UO抬高U1③足电压抬高,①足输出高电平,由于D1、R1的存在,U1①足不停输出高电平Q1不停导通,UC①足不停是低电平而中止劳动。正反应?

九、功率因数订正电路(PFC)

1、旨趣示企图:

2、劳动旨趣:

输入电压经L1、L2、L3等构成的EMI滤波器,BRG1整流一同送PFC电感,另一同经R1、R2分压后送入PFC掌握器做为输入电压的取样,用以调度掌握记号的占空比,即改革Q1的导通和关断工夫,波动PFC输出电压。L4是PFC电感,它在Q1导通时储蓄能量,在Q1关断时施放能量。D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管,C6、C7滤波。PFC电压一同送后级电路,另一同经R3、R4分压后送入PFC掌握器做为PFC输出电压的取样,用以调度掌握记号的占空比,波动PFC输出电压。

十、输入过欠压维护

1、旨趣图:

2、劳动旨趣:

AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压维护旨趣大体不异。维护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压。取样电压分为两路,一同经R1、R2、R3、R4分压后输入对照器3足,如取样电压高于2足基准电压,对照器1足输出高电平去掌握主掌握器使其关断,电源无输出。另一同经R7、R8、R9、R10分压后输入对照器6足,如取样电压低于5足基准电压,对照器7足输出高电平去掌握主掌握器使其关断,电源无输出。

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