开关电源的电路组成
开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下:
开关电源电路的工作原理
开关电源的工作过程相当容易理解。在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线性电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断状态。在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏安乘积总是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)。功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比,PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比是开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来生高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。
控制器的主要目的式保持输出电压稳定,其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能模块电压参考和误差放大器,可以设计成与线性调节器相同。它们的不同之处在于,误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压脉冲转换单元。
开关电源有两种主要的工作方式:正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很少,但是工作过程相差很大,在特定的场合下个有优点。
正激式变换器的优点式:输出电压的纹波峰峰值比升压式变换器低,同时可以输出比较高的功率,正激式变换器可以提供数千瓦的功率。
升压式变换器中峰值电流较高,因此只适合功率不大于150W的应用场合,在所有拓扑中,这类变换器所用的元器件最小,因而在中小功率的应用场合中和流行。
开关电源的工作原理是:
第一 交流电源输入经整流滤波成直流;
第二 通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;
第三 开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;
第四 输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.
输入电路的原理及常见电路
1、AC输入整流滤波电路原理
①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。
③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。
2、DC输入滤波电路原理
① 输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,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。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。
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