開關(guān)電源的電路組成
開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器(EMI)、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。
開關(guān)電源的電路組成方框圖如下:
開關(guān)電源電路的工作原理
開關(guān)電源的工作過程相當(dāng)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(guān)電源是讓功率晶體管工作在導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)。在這兩種狀態(tài)中,加在功率晶體管上的伏安乘積總是很小的(在導(dǎo)通時(shí),電壓低,電流大;關(guān)斷時(shí),電壓高,電流?。?。功率器件上的伏安乘積就是功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。
與線性電源相比,PWM開關(guān)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(shí)現(xiàn)的。脈沖的占空比是開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)。一旦輸入電壓被斬成交流方波,其幅值就可以通過變壓器來生高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數(shù)就可以增加輸出的電壓組數(shù)。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。
控制器的主要目的式保持輸出電壓穩(wěn)定,其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能模塊電壓參考和誤差放大器,可以設(shè)計(jì)成與線性調(diào)節(jié)器相同。它們的不同之處在于,誤差放大器的輸出(誤差電壓)在驅(qū)動功率管之前要經(jīng)過一個(gè)電壓脈沖轉(zhuǎn)換單元。
開關(guān)電源有兩種主要的工作方式:正激式變換和升壓式變換。盡管它們各部分的布置差別很少,但是工作過程相差很大,在特定的場合下個(gè)有優(yōu)點(diǎn)。
正激式變換器的優(yōu)點(diǎn)式:輸出電壓的紋波峰峰值比升壓式變換器低,同時(shí)可以輸出比較高的功率,正激式變換器可以提供數(shù)千瓦的功率。
升壓式變換器中峰值電流較高,因此只適合功率不大于150W的應(yīng)用場合,在所有拓?fù)渲校@類變換器所用的元器件最小,因而在中小功率的應(yīng)用場合中和流行。
開關(guān)電源的工作原理是:
第一 交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流;
第二 通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關(guān)管,將那個(gè)直流加到開關(guān)變壓器初級上;
第三 開關(guān)變壓器次級感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負(fù)載;
第四 輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制PWM占空比,以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的.
輸入電路的原理及常見電路
1、AC輸入整流濾波電路原理
①防雷電路:當(dāng)有雷擊,產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí),由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時(shí),其阻值降低,使高壓能量消耗在壓敏電阻上,若電流過大,F(xiàn)1、F2、F3會燒毀保護(hù)后級電路。
?、谳斎霝V波電路:C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制,防止對電源干擾,同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間,要對C5充電,由于瞬間電流大,加RT1(熱敏電阻)就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上,一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負(fù)溫系數(shù)元件),這時(shí)它消耗的能量非常小,后級電路可正常工作。
?、壅鳛V波電路:交流電壓經(jīng)BRG1整流后,經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小,輸出的交流紋波將增大。
2、DC輸入濾波電路原理
① 輸入濾波電路:C1、L1、C2組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制,防止對電源干擾,同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。C3、C4 為安規(guī)電容,L2、L3為差模電感。
?、?R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機(jī)的瞬間,由于 C6的存在Q2不導(dǎo)通,電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當(dāng)C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時(shí)Q2導(dǎo)通。如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象,在起機(jī)的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大,Q1導(dǎo)通使 Q2沒有柵極電壓不導(dǎo)通,RT1將會在很短的時(shí)間燒毀,以保護(hù)后級電路。
評論