開關電源工作原理 |
把交流通過二極管整流.電容濾波變成直流,再通過1620KHz左右高頻振蕩發(fā)生器 . 開關管和 高頻開關變壓器的作用,把直流轉(zhuǎn)換成所需要的振幅高頻脈沖電壓。最后再通過高頻二極把這高頻脈沖電壓整流.電容濾波輸出所需要的直流電壓。輸出的穩(wěn)壓是靠在輸出端取出取樣電壓去調(diào)整振蕩器的頻率和脈沖占空比。從而實現(xiàn)自動調(diào)整高頻脈沖電壓占空比最終達到輸出直流電壓的穩(wěn)定.調(diào)整輸出直流電壓原理也一樣,用人為的方法去改變振蕩頻率和脈沖占空耒實現(xiàn)改變輸出直流電壓目的。 簡單說開關電源的基本原理就是:交流變直流再變脈沖電壓又再變直流的一個過程。它具有穩(wěn)壓精度高,省耗小等特點。 一、開關電源的工作原理 開關電源的電壓轉(zhuǎn)換,是由開關晶體管、脈沖變壓器等組成的脈沖振蕩器,產(chǎn)生脈沖電,將300V的直流電經(jīng)脈沖變壓器的次級變換成所需要的電壓。電原理如圖2所示。 1、脈沖振蕩器的工作原理 1)脈沖振蕩器的啟動 電源經(jīng)R10、R10A、R15給Q3(三極管)的b極(基極)、e極(發(fā)射極)提供正向偏置電壓,強迫Q3進入導通狀態(tài)。 2)脈沖振蕩器的振蕩過程 當Q3進入導通狀態(tài)后,+Vc就會經(jīng)脈沖變壓器的初級線圈、Q3的c極、e極、R15到電源的-Vc,此時脈沖變壓器的次級線圈就會產(chǎn)感應電勢,次級線圈的一端接在-Vc,另一端經(jīng)R12、C8接到Q3的b極,且感應電勢的極性與初級線圈的自感電勢是同極性的(圖中初次極線圈的上端均為同名端),便得Q3的b極得到更大的基極電流,加速Q(mào)3的導通直至Q3進入飽和狀態(tài)。電路如圖3所示。 當Q3飽和后,Ic不再變化,波形如圖4中t0到t3。經(jīng)過t3到t4的飽和過程后,自感電勢、感應電勢的極性會隨其反轉(zhuǎn),即上負下正。次極線圈中這個反轉(zhuǎn)后的電勢,正極經(jīng)R15加在Q1的e極,負極經(jīng)R12、C8加在Q3的b極,使得Q3處于反向偏置,促使Q3快速地從飽和狀態(tài)過度到截止狀態(tài),圖中t4到t6。Q3截止后,通過D8、R17、C7組成的吸收電路很快地將初極線圈中所產(chǎn)生的反向電勢以及反向電流吸收掉,圖中t6到t7。完成了一個振蕩周期。之后振蕩電路就會周而復始重復上述過程。 脈沖振蕩器的頻率由C8和所接的次極線圈的電感量所決定。 2、輸出電壓的調(diào)節(jié) 電路如圖2 。IC1是一個精密基準穩(wěn)壓電源,當被檢測到輸出+5V電壓偏高(或偏低)時,通過光偶合器P421中的發(fā)光管照度加強(或減弱),光敏管內(nèi)阻下降(或上升)而電流增大,引起Q4的c極電流增強(或減弱),從而多分流(或少分流)掉Q3b極中一部分電流,使Q3延后(或提前)導通。使得圖4中t1到t3延后(或提前),從而引起波形在t2到t5之間的時間變短(或變長),最終使脈沖的寬度發(fā)生寬窄的變化,進而引起輸出電壓下降(或上升),以保證輸出電壓的穩(wěn)定。 3、開關電源的輸出 開關電源的一級電壓輸出有兩路:一路經(jīng)D9半波整流及C29的濾波,得到一個輸出為15V的電壓輸出。另一路經(jīng)D10的半波整流及C11、C12、L1、R88的濾波、Z06的穩(wěn)壓后,得到一個輸出為5V的穩(wěn)定電壓輸出。 二、開關電源工作原理—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的狀態(tài),在這兩種狀態(tài)中,加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的(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(chǎn)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(xiàn)的。 解釋上圖:市電(交流電)入口進去的第一部分稱為一級EMI,主要負責內(nèi)部電路與外部電源之間的過渡,在一級EMI旁邊還有二級EMI,這些一二級EMI主要起到電路保護作用,比如當外部電源有波動的時候,一二級EMI會減少內(nèi)部沖突,從而保護電源內(nèi)部的硬件不容易受到損壞,另外當電源內(nèi)部硬件出現(xiàn)不穩(wěn)定,一二級EMI可以抑制內(nèi)部波動沖擊外部電路,以免影響其他電器的正常使用,簡單來說一二級EMI相當于一層濾網(wǎng),防止雙向沖擊,對于一款合格的開關電源來說,一二級EMI都是必要的,當對于山寨低價電源來說,往往為了節(jié)省成本,省去了一二級EMI,盡管不影響電源功能,但對于電源的穩(wěn)定性以及干擾外部電源還是有影響的。 一二級EMI電路過后,就到了整流部分了,這里主要有一個由四個整流二極管組建的整流橋堆,其功能是實現(xiàn),將交流電轉(zhuǎn)變成為直流電。其之后就是高壓濾波電路了,這里會看到有一個或者兩個大電容,以電感線圈等,主要負責進來的交流電進行濾波,由于外部交流電頻率可能波動較大,通過電容與線圈進行濾波,可以得到比較平滑的直主流電。 再往下就是中間部分了,在電源的中間是變壓器部分。由于開關電源有多路輸出,包括3.3V、5V、12V等等,因此需要變壓器,將前面的直流電分成幾組輸出電壓。在變壓器之后的下面,就是電源輸出部分了。 三、穩(wěn)壓環(huán)路原理: 1、反饋電路原理圖: 2、工作原理: 當輸出U0升高,經(jīng)取樣電阻R7、R8、R10、VR1分壓后,U1③腳電壓升高,當其超過U1②腳基準電壓后U1①腳輸出高電平,使Q1導通,光耦OT1發(fā)光二極管發(fā)光,光電三極管導通,UC3842①腳電位相應變低,從而改變U1⑥腳輸出占空比減小,U0降低。 當輸出U0降低時,U1③腳電壓降低,當其低過U1②腳基準電壓后U1①腳輸出低電平,Q1不導通,光耦OT1發(fā)光二極管不發(fā)光,光電三極管不導通,UC3842①腳電位升高,從而改變U1⑥腳輸出占空比增大,U0降低。周而復始,從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。調(diào)節(jié)VR1可改變輸出電壓值。 反饋環(huán)路是影響開關電源穩(wěn)定性的重要電路。如反饋電阻電容錯、漏、虛焊等,會產(chǎn)生自激振蕩,故障現(xiàn)象為:波形異常,空、滿載振蕩,輸出電壓不穩(wěn)定等。
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| 發(fā)布時間:2017.09.02 來源:開關電源廠家 |
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