开关电源的电路构成

开关电源的核心电路包括输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波环节、功率转换电路、PWM控制器，以及输出整流滤波环节。此外，还配备了多种辅助电路，如输入过欠压保护、输出过欠压保护、输出过流保护以及输出短路保护等，以确保电源的稳定性和安全性。其电路组成方框图如下：

输入电路的原理及常见类型

AC输入整流滤波电路的工作原理：、防雷电路：在遭受雷击时，电网中产生的高压会通过MOVMOVMOV3，以及FFF3和FDG等元件组成的电路进行保护。当压敏电阻两端的电压超过其正常工作范围时，其阻值会显著降低，从而将高压能量消耗在电阻上。若电流强度过大，FFF3等保护元件会熔断，以确保后级电路的安全。

、输入滤波电路：CLCC3等元件构成的双π型滤波网络，主要用于抑制输入电源中的电磁噪声和杂波信号，以减少对电源本身的干扰，同时防止电源产生的高频杂波对电网造成影响。在电源启动瞬间，C5需要充电，此时瞬间电流可能很大。因此，加入RT（热敏电阻）可以有效地限制浪涌电流。由于RT在高温下阻值会降低，所以其消耗的能量在一段时间后会显著减少，从而确保后级电路能够正常工作。

、整流滤波电路：交流电压经过BRG整流后，再经过C5滤波，即可获得较为纯净的直流电压。需要注意的是，如果C5的容量减小，输出的交流纹波将会增大。

接下来，我们将探讨DC输入滤波电路的工作原理。、输入滤波电路：由CLC2构成的双π型滤波网络，其核心作用是滤除输入电源中的电磁噪声和杂波信号，确保电源的稳定性和可靠性。此外，它还能有效防止电源产生的高频杂波对电网造成不良影响。其中，CC4作为安规电容，LL3则为差模电感，共同构成了一个完善的滤波系统。

、抗浪涌电路：该电路由RRRZCQZRRQRTC7等多个元件精心组成。其作用是在电源启动瞬间，通过合理分配电流路径，限制浪涌电流的大小，从而保护后级电路免受损坏。特别值得一提的是，RT热敏电阻在高温下阻值降低的特性，使得其消耗的能量在一段时间后会显著减少，进一步确保了电路的稳定运行。

接下来，我们将深入探讨功率变换电路的工作原理。首先，我们将了解绝缘栅场效应管（MOSFET）的工作原理及其在电路中的应用。工作原理详解：缓冲器由RCRRCDD2组成，它与开关MOS管并联，旨在减轻开关管的电压应力，降低EMI干扰，并防止二次击穿。在开关管Q关闭时，变压器的原边线圈会产生尖峰电压和电流，而这一组件能够有效地吸收这些尖峰。此外，从R3测得的电流峰值信号会参与当前工作周波的占空比控制，从而实现电流的限制。一旦R5上的电压达到V，UC将停止工作，进而立即关闭开关管Q。

另一方面，R与Q中的结电容CGS、CGD共同构成RC网络，其中电容的充放电对开关管的开关速度产生直接影响。若R值过小，可能引发振荡并增大电磁干扰；而R值过大则又会降低开关速度。Z的作用是将MOS管的GS电压限制在8V以下，从而起到保护作用。

此外，Q的栅极受控电压为锯形波，其占空比越大，Q的导通时间越长，变压器储存的能量也就越多。当Q关闭时，变压器通过DDRRC3释放能量，同时实现磁场复位，为下一次能量存储和传递做好准备。IC则根据输出电压和电流实时调整脚锯形波占空比，以稳定整机输出。其中，C4和R6共同构成尖峰电压吸收回路。

推挽式功率变换电路特点：Q和Q2将交替导通，实现推挽式功率变换。包含驱动变压器的功率变换电路：在所述电路中，T2被用作驱动变压器，而T则担任开关变压器的角色，同时，TR构成了电流环。

输出整流滤波电路的设计：

正激式整流电路的原理与应用：T作为开关变压器，其初极与次极的电压相位保持一致。D负责整流功能，而D2则作为续流二极管使用。为了削减电压尖峰，电路中还配备了RCRC2等元件。L作为续流电感，与CLC5共同构成π型滤波器，确保电路的稳定与高效。T作为开关变压器，其初极与次极的电压相位是相反的。D二极管负责整流功能，而R与C则共同作用以削减电压尖峰。L电感用于续流，R2作为假负载使用，而CLC5则构成了一个π型滤波器，共同确保电路的稳定与高效运行。接下来，我们将探讨同步整流电路的相关内容。工作原理详解：在变压器次级上端为正时，电流会依次经过CRRR7，使得Q2整流管导通，从而构成电路回路。此时，Q栅极因反偏而处于截止状态。相反，当变压器次级下端为正时，电流则通过CRR2，使Q续流管导通，而Q2栅极同样因反偏而截止。L2作为续流电感，与CLC7共同构成π型滤波器，确保电路的稳定运行。此外，RCRC4组成了削减电压尖峰的电路，进一步优化电路性能。

接下来，我们将深入探讨稳压环路的工作原理。首先，我们来看反馈电路的原理图。工作原理：当输出电压U0升高时，经过取样电阻RRRVR的分压作用，使得U脚电压也随之升高。一旦这个电压超过了U脚的基准电压，U脚便会输出高电平，导致Q导通。这时，光耦OT的发光二极管开始发光，进而使得光电三极管导通，UC脚的电位相应降低。这一变化会进一步调整U脚的输出占空比，使其减小，从而使得U0降低。

相反，当输出电压U0降低时，U脚的电压也会随之降低。一旦这个电压低于U脚的基准电压，U脚便会输出低电平，导致Q不导通。相应地，光耦OT的发光二极管不发光，光电三极管也不导通，这使得UC脚的电位升高。这一变化又会调整U脚的输出占空比，使其增大，进而使得U0升高。

通过这种正反馈机制，输出电压能够被稳定在一定的范围内。同时，通过调节VR的阻值，可以改变输出电压的具体数值。

值得注意的是，反馈环路是开关电源稳定性的关键电路。任何可能导致反馈电阻电容出错、漏接或虚焊的因素，都可能引发自激振荡问题，其症状包括波形异常、空载或满载时的振荡以及输出电压的不稳定等。

此外，为了应对输出端可能出现的短路情况，开关电源中还配备了短路保护电路。这种电路能够在检测到短路时，通过限制输出电流在安全范围内来保护电源和负载的安全。具体来说，短路保护电路可以通过多种方法实现限流功能，例如采用PWM控制电路或增设专门的限流电路等。在功率限流不起作用的情况下，额外的短路保护电路就显得尤为重要。当输出电路发生短路，导致输出电压为零时，光耦OT无法导通，进而使得UC脚的电压升高至约5V。此时，R与R2的分压会超过TL43的基准电压，从而触发TL43的导通。TL43的导通导致UC脚VCC的电位降低，进而使IC停止工作。一旦UC停止工作，其脚的电位将消失，这使得TL43不再导通，UC脚电位回升，最终UC重新启动。这一系列过程会反复进行，直到短路现象得到解除，电路才能自动恢复至正常工作状态。当输出电路发生短路，导致UC脚电压上升时，若U脚的电位高于脚，比较器会翻转，使得脚输出高电位，进而给C充电。随着C两端电压的升高，当超过脚的基准电压时，U脚会输出低电位，导致UC脚的电压降至V以下，从而使得UC停止工作，输出电压降为0V。这一系列过程会不断重复，直至短路现象解除，电路才能恢复正常工作。需要注意的是，R2和C共同决定了充放电的时间常数，若阻值设置不当，短路保护功能将无法正常发挥作用。当输出电路出现短路或过流情况时，变压器原边的电流会相应增大，进而导致R3两端产生的电压降也随之增加。这种电压的升高会反映在U的脚上，使得其电压逐渐上升。随着脚电压的升高，UC的脚输出的占空比会逐渐增大。一旦脚电压超过V，UC便会关闭输出，即无输出状态。接下来，我们简要介绍一下另一种保护电路——采用电流互感器取样的保护电路。这种电路具有功耗低的特点，但相对而言，其成本较高且电路设计较为复杂。其工作原理如下：通过电流互感器取样电流，当检测到过流或短路时，保护电路会迅速作出反应，以确保电路的安全与稳定。输出电路发生短路或过流时，TR次级线圈会感应到更高的电压。一旦UC的脚电压超过伏，UC会立即停止工作，进入保护状态。这种保护机制是自动的，且具有周期性。当短路或过载情况消除后，电路会自行恢复正常工作。此外，我们还有输出端限流保护等措施，以确保电路的安全与稳定。上图展示了常见的输出端限流保护电路及其工作原理。当输出电流超出设定范围时，RS（锰铜丝）两端的电压会相应上升。这一变化导致U脚的电压高于脚的基准电压，进而使U脚输出高电压。这一高电压使得Q导通，从而触发光耦的光电效应。最终，UC脚的电压降低，输出电压也随之降低，从而实现了对输出过载的有效限流。

接下来，我们将探讨输出过压保护电路的原理。该电路的主要功能是在输出电压超过安全阈值时提供保护，防止后级用电设备受损。过压保护电路有多种，其中可控硅触发保护电路是应用较为广泛的一种。当Uo的输出电压升高，稳压管Z3会因击穿而导通，为可控硅SCR的控制端提供触发电压，导致可控硅导通。此时，Uo2电压对地短路，从而触发过流保护电路或短路保护电路，使整个电源电路停止工作。一旦输出过压状况得到改善，可控硅SCR的控制端触发电压会通过电阻R对地泄放，使得可控硅恢复断开状态。

接下来，我们将探讨另一种重要的保护电路——光电耦合保护电路。这种电路利用光电耦合器在输入与输出之间形成隔离，以实现对输出信号的有效保护。其工作原理与上述电路有所不同，但同样发挥着至关重要的作用。当Uo出现过压情况时，稳压管会击穿并导通，进而通过光耦（OT2）和R6形成电流回路至地。这一电流会导致光电耦合器的发光二极管发出光线，从而触发光敏三极管导通。随后，Q基极获得驱动电压并导通，使得UC的脚电压降低。这一变化会导致IC关闭，进而停止整个电源的工作，使得Uo降为零。这一过程会不断重复，以确保输出电压的稳定。

接下来，我们将介绍另一种保护电路——输出限压保护电路。该电路的设计如下：当输出电压升高时，稳压管的导通会触发光耦的导通，进而使得Q基极获得驱动电压并导通。这将导致UC的脚电压升高，从而降低输出电压。一旦稳压管不再导通，UC的脚电压会降低，输出电压则相应升高。通过这一机制，输出电压被稳定地限制在一定的范围内，该范围取决于稳压管的稳压值。输出过压锁死电路的设计与工作原理：当输出电压超过设定阈值时，输出过压锁死电路会启动保护机制。这一电路通过监测输出电压的变化，一旦检测到过压情况，便会触发相应的保护动作。具体来说，当输出电压过高时，电路中的关键元件会响应并导通，从而切断电源输出，确保设备安全。这一锁死机制能够有效防止因过压而导致的设备损坏，保障电源系统的稳定性和可靠性。图A所示的工作原理如下：当输出电压Uo逐渐升高时，稳压管开始导通，同时光耦也导通，导致Q2基极获得电流而导通。由于Q2的导通，Q基极电压降低，进而Q也导通。此时，Vcc电压经过RQR2的路径，使得Q2持续导通，UC的脚始终保持高电平状态，从而停止工作。

在图B中，随着UO的升高，U的脚电压也随之升高，进而导致脚输出高电平。由于D和R的作用，U的脚始终维持高电平状态，使得Q始终导通。这样一来，UC的脚始终保持低电平状态，进而停止工作。

接下来，我们将探讨功率因数校正电路（PFC）的原理示意图。工作原理详解：输入电压首先经过由LLL3等元件组成的EMI滤波器进行净化处理。随后，BRG整流器将一路电压送至PFC电感，另一路则通过RR2分压后，作为输入电压的取样信号输入至PFC控制器。这个取样信号用于调节控制信号的占空比，进而控制Q的导通与关断时间，以确保PFC输出电压的稳定。L4作为PFC电感，在Q导通时储存电能，在Q关断时释放电能，从而实现能量的高效转换。D启动二极管负责启动电路，而D2整流二极管则配合CC7进行滤波。此外，PFC电压不仅直接供给后级电路，还经过RR4分压后，再次作为PFC输出电压的取样信号反馈至控制器，进一步确保输出电压的稳定。

输入过欠压保护功能

原理图解析：

输入过欠压保护功能

工作原理：AC输入和DC输入的开关电源在输入过欠压保护方面有着相似的原理。保护电路从输入滤波后的电压中获取取样电压，该取样电压分为两路进行处理。一路经过RRRR4分压后，输入至比较器的3脚。当取样电压高于2脚所提供的基准电压时，比较器的脚会输出高电平，从而触发主控制器，使其发出关断指令，导致电源无输出。另一路取样电压则经过RRRR0分压后，输入至比较器的6脚。若取样电压低于5脚所设定的基准电压，比较器的7脚将输出高电平，同样触发主控制器，使其关断电源输出。

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