以下是12V5A开关电源(输出功率60W)的反激式拓扑电路图详解,核心以PWM控制器(如UC3843)为例,供理解其工作原理:
一、电路组成模块
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输入滤波与整流
- EMI滤波:保险丝、压敏电阻(防浪涌)、X电容、共模电感(滤除高频干扰)。
- 整流桥:将220V AC整流为约300V DC(如GBU606整流桥)。
- 输入电容:大电解电容(如100μF/400V)平滑高压直流。
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功率变换部分
- 开关管:MOSFET(如8N60,耐压600V,电流8A)受PWM信号驱动。
- 变压器:
- 初级绕组:接收300V直流,产生磁场(匝数比决定输出电压)。
- 次级绕组:通过电磁感应输出低压(如10:1匝比,得12V)。
- 辅助绕组:为PWM芯片供电(约12-15V)。
- 钳位电路:RCD网络(电阻+电容+二极管)吸收开关管关断时的电压尖峰。
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PWM控制核心(以UC3843为例)
- 供电启动:高压通过启动电阻(如100kΩ)对Vcc电容充电,达到启动阈值后芯片工作。
- 振荡频率:由RT/CT引脚的外接电阻电容设定(如Rt=10kΩ, Ct=470pF → 约50kHz)。
- 反馈控制:
- 电流采样:MOSFET源极串小电阻(如0.5Ω)→ 信号送入ISENSE引脚(过流保护)。
- 电压反馈:次级电压经光耦隔离→送入COMP引脚,调整占空比稳压。
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输出整流滤波
- 整流二极管:肖特基二极管(如MBR20100CT,20A/100V)整流。
- LC滤波:输出电容(如2×2200μF/25V)+ 磁珠/电感(抑制高频噪声)。
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反馈稳压回路
- TL431基准源:次级输出经电阻分压采样(如R1=2.49kΩ, R2=2kΩ → 分压2.5V)驱动光耦发光管。
- 光耦隔离:次级TL431→初级UC3843 COMP,实现隔离反馈。
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保护电路
- 过流保护:ISENSE电压超阈值(通常1V)关闭驱动。
- 过压保护:Vcc引脚检测辅助绕组电压(阈值常为16V)。
- 短路保护:反馈失控时触发占空比关闭。
二、工作流程
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上电启动
300V直流经启动电阻向UC3843的Vcc电容充电 → 达到16V时芯片启动 → 输出PWM驱动MOSFET。 -
能量传递
- MOSFET导通:初级电流↑ → 变压器储能(次级二极管截止)。
- MOSFET关断:变压器磁场释放 → 次级二极管导通 → 能量传递至输出电容和负载。
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闭环稳压
输出12V电压变化 → TL431分压变化 → 光耦电流变化 → UC3843调整占空比 → 维持12V稳定。
三、关键参数设计要点
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变压器设计
- 初级电感量(Lp):约1mH(确保磁芯不饱和)。
- 匝比(Np:Ns):10:1(Vin_min=85VAC时需验算)。
- 线径选择:初级0.3mm²,次级多股并绕(载流量≥5A)。
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电流采样电阻
- Rs = 0.5Ω → 过流点:1V / 0.5Ω = 2A(初级峰值电流)。
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输出纹波控制
- 电容ESR需≤0.1Ω(并联低ESR电容或固态电容)。
- 纹波电流额定值 > 输出电流(如选用2×2200μF/10A)。
四、典型故障点
- 炸开关管:RCD钳位失效、变压器饱和、驱动信号异常。
- 输出电压不稳:光耦或TL431损坏、反馈分压电阻变值。
- 无输出(芯片不启动):启动电阻开路、Vcc电容短路。
- 空载电压偏高:输出轻载跳脉冲(需假负载电阻)。
⚠️ 安全提示:反激电源高压侧危险,调试务必使用隔离变压器!推荐参考经典电路如Fairchild的AN4137设计文档,或拆解成熟产品(如电脑电源辅助电源)加深理解。
是否需要具体型号的电路图或某部分细节的进一步解释?
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