開關(guān)電源工作原理

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開關(guān)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(guān)管和 高頻開關(guān)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(dá)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(guān)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(guān)電源的工作原理

開關(guān)電源的電壓轉(zhuǎn)換，是由開關(guān)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。

開關(guān)電源工作原理

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(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
2）脈沖振蕩器的振蕩過程
當(dāng)Q3進(jìn)入導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)通直至Q3進(jìn)入飽和狀態(tài)。電路如圖3所示。
當(dāng)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(yīng)電勢的極性會隨其反轉(zhuǎn)，即上負(fù)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(fù)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?fàn)顟B(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(fù)始重復(fù)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。

開關(guān)電源電路圖

2、輸出電壓的調(diào)節(jié)
電路如圖2 。IC1是一個精密基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源，當(dāng)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(dǎo)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(jìn)而引起輸出電壓下降（或上升），以保證輸出電壓的穩(wěn)定。

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3、開關(guān)電源的輸出
開關(guān)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(guān)電源工作原理—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(dǎo)通時，電壓低，電流大;關(guān)斷時，電壓高，電流小)/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現(xiàn)的。

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解釋上圖：市電(交流電)入口進(jìn)去的第一部分稱為一級EMI，主要負(fù)責(zé)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(dāng)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(dāng)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(dāng)于一層濾網(wǎng)，防止雙向沖擊，對于一款合格的開關(guān)電源來說，一二級EMI都是必要的，當(dāng)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(fù)責(zé)進(jìn)來的交流電進(jìn)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(jìn)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(guān)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(dāng)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(dāng)其超過U1②腳基準(zhǔn)電壓后U1①腳輸出高電平，使Q1導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導(dǎo)通，UC3842①腳電位相應(yīng)變低，從而改變U1⑥腳輸出占空比減小，U0降低。
當(dāng)輸出U0降低時，U1③腳電壓降低，當(dāng)其低過U1②腳基準(zhǔn)電壓后U1①腳輸出低電平，Q1不導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管不發(fā)光，光電三極管不導(dǎo)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(fù)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(guān)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(guān)電源廠家

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