开关电源的电路组成

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1、中国最权威的开关电源生产厂家，技术工程师编辑：开关电源设计一、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：IE说、罐披弋功聿喪撓堂说、遇液Li瀚出!1 F【 | 1| |i辅入过迟压j | pf匚单元j1 |控制龄h捷压-甲路一j取杼|aII IIrI不iII:短賂煤护.J 厂亡I i r开关电源电路方框图二、输入电路的原理及常见电路: 1、AC输入整流滤波电路原理: 防雷电路

2、：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、M0V2、MOV3： Fl、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，Fl、F2、 F3会烧毁保护后级电路。 输入滤波电路：Cl、Ll、C2、C3组成的双n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

3、），这时它消耗的能量非 常小，后级电路可正常工作。 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:L1AL2FlL4A十 输入滤波电路：Cl、LI、C2组成的双n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。 Rl、R2、R3、Zl、C6、Ql、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Z

4、1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。三、功率变换电路：1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管）， 是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅 极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是 利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的 大小。2、常见的原理图:3、工作原理：R4、C3、R5、R6、C4、DI、D2组成缓冲器，和开关MO

5、S管并接，使开关管电压 应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线 圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电 流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工 作周波的电流限制。当R5上的电压达到IV时，UC3842停止工作，开关管Q1立 即关断。R1和Q1中的结电容CGS、CGD 一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关 管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开 关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了 MOSQ1的栅极受控电压为锯形波，当其占

6、空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所 储存的能量也就越多；当Q1截止时，变压器通过DI、D2、R5、R4、C3释放能量, 同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。 IC根据输出电压和电流时刻调整着脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机 的输出电流和电压。C4和R6为尖峰电压吸收回路。4、推挽式功率变换电路：Q1和Q2将轮流导通。ZC +5、有驱动变压器的功率变换电路：T2为驱动变压器，T1为开关变压器，TR1为 电流环。四、输出整流滤波电路: 1、正激式整流电路:T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管，D2为续流二极 管, Rl、Cl、R2、C

7、2为削尖峰电路。L1为续流电感，C4、L2、C5组成n型滤 波器。2、反激式整流电路：一,T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，Rl、C1为削尖 峰电路。L1为续流电感，R2为假负载，C4、L2、C5组成n型滤波器。3、同步整流电路:工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路 构成回路，Q2为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正 时，电流经C3、R4、R2使Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。 L2为续流电感，C6、LI、C7组成n型滤波器。Rl、Cl、R9、C4为削尖峰电路。五、稳压环路原理：1、反

8、馈电路原理图:VoVecIE3842R1QIR3 DI-a-K-R2K6VREFR5R9C2-2、工作原理: 当输出U0升高，经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后，U1脚电压升高，当其 超过U1脚基准电压后U1脚输出高电平，使Q1导通，光耦OT1发光二极管发 光，光电三极管导通，UC3842脚电位相应变低，从而改变U1脚输出占空比减小，U0降低。当输出U0降低时，U1脚电压降低，当其低过U1脚基准电压后U1脚输出低 电平，Q1不导通，光耦OT1发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842 脚电位升高，从而改变U1脚输出占空比增大，U0降低。周而复始，从而使输 出电压保持稳定。调节VR

9、1可改变输出电压值。反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等， 会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。【b】由于版面有限，还有很多没上传，有空会上传上去。如果你急需要看全文 的话，可以留个邮箱。【/b】六、短路保护电路：1、在输出端短路的情况下，PWM控制电路能够把输出电流 限制在一个安全范围内，它可以用多种方法来实现限流电路，当功率限流在短路 时不起作用时，只有另增设一部分电路。2、短路保护电路通常有两种，下图是 小功率短路保护电路，其原理简述如下：当输出电路短路，输出电压消失，光耦OT1不导通，UC3842脚电压上升至5V 左右，

10、R1与R2的分压超过TL431基准，使之导通，UC3842脚VCC电位被拉低, IC停止工作。UC3842停止工作后脚电位消失，TL431不导通UC3842脚电位 上升，UC3842重新启动，周而复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成 正常工作状态。3、下图是中功率短路保护电路，其原理简述如下：当输出短路，UC3842脚电压上升,U 1脚电位高于脚时，比较器翻转脚输出高电位，给C1充电，当C1两端电压超过脚基准电压时U1脚输出低电位, UC3842脚低于IV, UCC3842停止工作，输出电压为0V,周而复始，当短路消 失后电路正常工作。R2、C1是充放电时间常数，阻值不对时短路保护不起作

11、用。4、下图是常见的限流、短路保护电路。其工作原理简述如下：当输出电路短路或过流，变压器原边电流增大，R3两端电压降增大，脚电压 升高，UC3842脚输出占空比逐渐增大，脚电压超过1V时，UC3842关闭无输 出。5、下图是用电流互感器取样电流的保护电路，有着功耗小，但成本高和电路较为复杂，其工作原理简述如下：输出电路短路或 电流过大，TR1次级线圈感应的电压就越高，当UC3842脚超过1伏，UC3842停 止工作，周而复始，当短路或过载消失，电路自行恢复。七、【b】输出端限流 保护【/b】：】：上图是常见的输出端限流保护电路，其工作原理简述如上图：当输出电流过大时, RS （锰铜丝）两端电压

12、上升，U1脚电压高于脚基准电压，U1脚输出高电压, Q1导通，光耦发生光电效应，UC3842脚电压降低，输出电压降低，从而达到 输出过载限流的目的。八、输出过压保护电路的原理:输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定在一安 全值的范围内。当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输 出过压现象时，过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备。应用最为普遍 的过压保护电路有如下几种：1、可控硅触发保护电路:SCR如上图，当Uo1输出升高，稳压管（Z3）击穿导通，可控硅（SCR1）的控制端得 到触发电压，因此可控硅导通。Uo2电压对地短路，过流保护电路或短路保护电

13、 路就会工作，停止整个电源电路的工作。当输出过压现象排除，可控硅的控制端 触发电压通过R对地泄放，可控硅恢复断开状态。2、光电耦合保护电路:VEEF如上图，当Uo有过压现象时，稳压管击穿导通，经光耦（OT2）R6到地产生电 流流过，光电耦合器的发光二极管发光，从而使光电耦合器的光敏三极管导通。 Q1基极得电导通，3842的脚电降低，使IC关闭，停止整个电源的工作，Uo 为零，周而复始，。3、输出限压保护电路:输出限压保护电路如下图，当输出电压升高，稳压管导通光耦导通，Q1基极有 驱动电压而道通，UC3842电压升高，输出降低，稳压管不导通，UC3842电压 降低，输出电压升高。周而复始，输出电

14、压将稳定在一范围内（取决于稳压管的 稳压值）。UC3842VKEFR3T -r=rCZ74、输出过压锁死电路:nlTl uo1U4 JUHT-1UC384221UC38图A的工作原理是，当输出电压Uo升高，稳压管导通，光耦导通，Q2基极得电 导通，由于Q2的导通Q1基极电压降低也导通，Vcc电压经Rl、QI、R2使Q2始 终导通，UC3842脚始终是高电平而停止工作。在图B中，UO升高U1脚电压 升高，脚输出高电平，由于Dl、R1的存在，U1脚始终输出高电平Q1始终导 通，UC3842脚始终是低电平而停止工作。九、功率因数校正电路（PFC）：1、原理示意图:(IT 3545)C2C3TnmZ1

15、5 C 士2、工作原理：输入电压经LI、L2、L3等组成的EMI滤波器，BRG1整流一路送 PFC电感，另一路经Rl、R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的取样，用以 调整控制信号的占空比，即改变Q1的导通和关断时间，稳定PFC输出电压。L4 是PFC电感，它在Q1导通时储存能量，在Q1关断时施放能量。D1是启动二极 管。D2是PFC整流二极管，C6、C7滤波。PFC电压一路送后级电路，另一路经 R3、R4分压后送入PFC控制器作为PFC输出电压的取样，用以调整控制信号的 占空比，稳定PFC输出电压。十、输入过欠压保护:1、原理图:!r cc亠 U1Vreffill R122、工作原理：AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。 保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压。取样电压分为两路，一路经R1、 R2、R3、R4分压后输入比较器3脚，如取样电压高于2脚基准电压，比较器1 脚输出高电平