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1、广东松山职业技术学院电气工程系广东松山职业技术学院电气工程系USBUSB充电器设计与制作多媒体课件充电器设计与制作多媒体课件充电器设计与制作多媒体课件充电器设计与制作多媒体课件演讲人演讲人: : 张文辉引入新课引入新课 电子设备都要求有很稳定的直流电源供电。传统的串联型电源虽然电子设备都要求有很稳定的直流电源供电。传统的串联型电源虽然技术成熟，并且有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、技术成熟，并且有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点，但通常都需要体积大且笨重的工输出纹波电压小、使用可靠等优点，但通常都需要体积大且笨重的工频变压器起隔离之用，
2、滤波器的体积和重量也很大。而调整管工作在频变压器起隔离之用，滤波器的体积和重量也很大。而调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其功率调整管必须承受较大线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其功率调整管必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有4545左右。左右。由于调整管上的功率消耗较大，需要采用大功率调整管并安装很大的由于调整管上的功率消耗较大，需要采用大功率调整管并安装很大的散热器，这就难以满足电子设备小型节能发展的要求。散热器，这就难以满足电子设备小型节能发展的要求。 解决方法就是采用开关电源方法。开关电源
3、重量轻、体积小、功耗小，解决方法就是采用开关电源方法。开关电源重量轻、体积小、功耗小，效率高、机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性，而且对电网的适效率高、机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性，而且对电网的适应能力也有较大的提高。从而促进了效率高的开关电源的迅速发展。应能力也有较大的提高。从而促进了效率高的开关电源的迅速发展。深圳市金佳佰业有限公司 手机充电器是指给手机等移动数码设备充电的设备，常见的有单口手机充电器是指给手机等移动数码设备充电的设备，常见的有单口USBUSB直充、带线直充、多口直充、带线直充、多口USBUSB直充、万能充、座充、车充等。如下图：直充、万能充、座充、车充等。如
4、下图：一一、USBUSB充电器充电器简介简介1 1、USBUSB充电器类型充电器类型一、一、USBUSB充电器充电器简介简介2 2、USBUSB充电器参数充电器参数输入电压输入电压范围范围: :100-240V100-240V，车充，车充12-2412-24输入电压输入电压范围范围: :通常在通常在4.2V4.2V、5V5V，快充快充9V/12V9V/12V输入输入电流范围电流范围: :通常在通常在4.2V4.2V、5V5V，快充快充9V/12V9V/12V使用环境场合使用环境场合: :2000-5000M2000-5000M划分，温度划分，温度0 0至至4 45 5度，湿度小于等于度，湿度小
5、于等于90%90%。安规认证安规认证: :CECE认证、中国认证、中国CCCCCC、美国、美国UL FCC UL FCC 欧盟欧盟 使用地区国家使用地区国家: :一、一、USBUSB充电器充电器简介简介2 2、充电器的分类充电器的分类线性电源线性电源：优点：优点：空载电压较高，空载电压较高，反应较反应较快，电压稳定度和负载稳定度快，电压稳定度和负载稳定度高，输出纹波电压小。高，输出纹波电压小。开关电源开关电源：优点：优点：变换效率高，可高达变换效率高，可高达70%-95% 70%-95% 。1 1、功功耗耗小小 2 2、稳稳定定范范围围宽宽 3 3、体体积积小小，重重量量轻轻 。缺点：缺点：电
6、压调整率差，变换效率低，只有电压调整率差，变换效率低，只有35%-60%35%-60%。存在变压器和调整管功耗大。存在变压器和调整管功耗大。242V187VVA缺缺点点：电电路路比比较较复复杂杂，输输出出的的纹纹波波电电压压较较高高（每每一一个个开开关关周周期期有有一一个个纹纹波波），瞬瞬态响应较差，存在高频干扰等。因此，开关稳压电源的应用受到一定的限制。态响应较差，存在高频干扰等。因此，开关稳压电源的应用受到一定的限制。空载空载4.2V4.2V的充电器：的充电器： 充电器直接给电池充电，手机只是充电器直接给电池充电，手机只是提供了一个转接的作用。提供了一个转接的作用。空载空载4.2V4.2V
7、以上的充电器：以上的充电器： 充电过程中的主体多了充电过程中的主体多了一个充电管理芯片（一般一个充电管理芯片（一般被集成在手机的电源管理被集成在手机的电源管理芯片里）芯片里）电源适配器电池+GNDGND手机电源适配器电池+GNDGND 手 机（充电管理）一、一、USBUSB充电器充电器简介简介3 3、USBUSB充电器充电器基本框图基本框图输入回路输入回路: :EMIEMI电磁干扰滤波器、整流滤波电路、电磁干扰滤波器、整流滤波电路、变压器输入、变压器输入、功率变换电路、功率变换电路、启动电路、启动电路、PWMPWM控制器电路控制器电路、过欠压保护电路、过欠压保护电路组成。组成。输出回路输出回路
8、: :变压器输出、整流滤波电路、变压器输出、整流滤波电路、过流保护电路、短路保护电路等。过流保护电路、短路保护电路等。控制回路控制回路: :由低压电子元器件由低压电子元器件组成。组成。 输入回路与输出回路之间采用输入回路与输出回路之间采用变压器变压器隔离隔离，可实现高低电压转换，可实现高低电压转换，又可以确保人身安全。又可以确保人身安全。一、一、USBUSB充电器充电器简介简介2 2、USBUSB充电器参数充电器参数输入电压输入电压范围范围: :100-240V100-240V，车充，车充12-2412-24输入电压输入电压范围范围: :通常在通常在4.2V4.2V、5V5V，快充快充9V/1
9、2V9V/12V输入输入电流范围电流范围: :通常在通常在4.2V4.2V、5V5V，快充快充9V/12V9V/12V使用环境场合使用环境场合: :2000-5000M2000-5000M划分，温度划分，温度0 0至至4 45 5度，湿度小于等于度，湿度小于等于90%90%。安规认证安规认证: :CECE认证、中国认证、中国CCCCCC、美国、美国UL FCC UL FCC 欧盟欧盟 使用地区国家使用地区国家: :二、二、USBUSB充电器充电器电路电路1 1、USBUSB充电器参数充电器参数输入电压输入电压: :100-240V100-240V二、二、USBUSB充电器充电器电路电路1 1、
10、USBUSB充电器参数充电器参数二、二、USBUSB充电器充电器电路电路输入电路输入电路 1 1、整流滤波电路、整流滤波电路 2 2、USBUSB充电器充电器电路原理图电路原理图 单端正激式电路单端正激式电路 半波半波整流整流滤波滤波: D1,C1: D1,C1组成。电压组成。电压U=300VU=300V。2 2、启动电路、启动电路 R2: R2: 给给Q1Q1提供微导通电流。电压提供微导通电流。电压U=0.070VU=0.070V。3 3、PWMPWM控制器控制器 ( (振荡电路振荡电路) ) R3,C2 R3,C2 组成正反馈电路组成正反馈电路: : 给给Q1Q1提供饱和与截止电流。提供饱
11、和与截止电流。4 4、功率变换、功率变换 T1 T1的的L1,Q1,R1 L1,Q1,R1 组成。组成。二、二、USBUSB充电器充电器电路电路输出电路输出电路 1 1、整流滤波电路、整流滤波电路 L3,D8,C4 L3,D8,C4组成组成, ,给负载提供电压。给负载提供电压。2 2、USBUSB充电器充电器电路原理图电路原理图 单端正激式电路单端正激式电路2 2、指示电路、指示电路 R5, LED R5, LED。3 3、基准电压、基准电压 R6, DZ1 R6, DZ1 组成组成: : 基准电压基准电压与输出电压比较与输出电压比较, ,给给ICIC提供控制电压。提供控制电压。二、二、USB
12、USB充电器充电器电路电路控制保护电路控制保护电路 2 2、USBUSB充电器充电器电路原理图电路原理图 单端正激式电路单端正激式电路1 1、整流滤波电路、整流滤波电路 L2,D6,C3 L2,D6,C3组成组成, ,给返馈提供电压。给返馈提供电压。3 3、续流保护电路、续流保护电路 D5 D5或或RCRC。Q1Q1截止，在变压器截止，在变压器(1 2)(1 2)产生感应高电压，为避免截产生感应高电压，为避免截止期间感应出的尖峰脉冲高压击穿止期间感应出的尖峰脉冲高压击穿Q1Q1，在，在(1 2)(1 2)绕组并联尖峰脉绕组并联尖峰脉冲吸收，以保护和改善冲吸收，以保护和改善Q1Q1的开关特性。的
13、开关特性。2 2、过流保护电路、过流保护电路 R1,Q2,R4,IC1, R1,Q2,R4,IC1,组成。组成。二、二、USBUSB充电器充电器电路电路1 1、当接通电源后，、当接通电源后，220V220V交流通过交流通过D D2 2整流，整流，C1C1滤波，通过电阻滤波，通过电阻R R2 2给给Q1Q1提供基极启提供基极启动电流，使动电流，使Q1Q1开始微导通，其集电极电流开始微导通，其集电极电流IcIc线性增长，在线性增长，在L2L2中感应出使中感应出使Q1Q1基极基极为正、发射极为负的正反馈电压，通过为正、发射极为负的正反馈电压，通过C C2 2和和R3R3，送到，送到Q1Q1基极，使基
14、极，使Q1Q1迅速饱和迅速饱和； 3 3、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端正激式电路单端正激式电路 2 2、感应电动势给、感应电动势给C C2 2充电，随着充电，随着C C2 2电压升高，电压升高，Q1Q1基极电位逐渐下降，基极电位逐渐下降，IcIc开始减开始减小，小，L2L2感应出使感应出使Q1Q1基极为负，发射极为正的电压，使基极为负，发射极为正的电压，使Q1Q1迅速截止，完成一个迅速截止，完成一个振荡周期，在振荡周期，在Q1Q1截止期间，在截止期间，在L3L3绕组感应出一个绕组感应出一个5V5V左右的交流电压；左右的交流电压； 二、二、USBUSB充电器充电器电路电
15、路3 3、C3C3逐渐放电，逐渐放电，Q1Q1基极电压逐渐升高，从而开始第二个周期，不断循环；基极电压逐渐升高，从而开始第二个周期，不断循环； 3 3、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端正激式电路单端正激式电路5 5、Z1Z1、IC1IC1、Q2Q2等组成取样比较电路，检查输出电压的高低。当负载变轻或等组成取样比较电路，检查输出电压的高低。当负载变轻或电源电压升高等原因导致输出电压升高时，电源电压升高等原因导致输出电压升高时，Z1Z1击穿，击穿，IC1IC1发光二级管电流增大，发光二级管电流增大，IC1IC1中光敏三极管电流增大中光敏三极管电流增大 4 4、L3L3输出电压
16、经输出电压经D6D6整流、整流、C4C4滤波后通过滤波后通过USBUSB座给负载供电。座给负载供电。LED1LED1和和R5R5组成输组成输出指示电路；出指示电路； 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路7 7、当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时，、当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时，T1T1（3 3、4 4）、）、DZDZ1 1取样比较导致取样比较导致Q2Q2导通，导通，Q1Q1基极电流减小，集电极电流减小，负载能基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低；力变小，从而导致输出电压降低； 3 3、USBUSB充电器控制充电器控制
17、电路原理电路原理 单端正激式电路单端正激式电路6 6、D D6 6为为L2L2绕组输出电压整流二极管，绕组输出电压整流二极管，C2C2为滤波电容；为滤波电容； 8 8、当输出电压降低后，、当输出电压降低后，Q2Q2取样后又会截止，取样后又会截止，Q1Q1的负载能力变强，输出电压又的负载能力变强，输出电压又会升高；这样起到自动稳压作用。；会升高；这样起到自动稳压作用。； 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路9 9、过流过载保护功能：当负载过载或者短路时，、过流过载保护功能：当负载过载或者短路时，Q1Q1的集电极电流增大，的集电极电流增大，Q1Q1的的发射极电阻发射极电阻R2R2上产生较高的压
18、降，这个过载或者短路产生的高电压经过上产生较高的压降，这个过载或者短路产生的高电压经过R4R4让让Q2Q2饱和导通，从而让饱和导通，从而让Q1Q1截止，停止输出，防止过载损坏；截止，停止输出，防止过载损坏； 3 3、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端正激式电路单端正激式电路1111、注意：注意：R2R2改小将增大改小将增大Q1Q1烧坏的可能性。如果需要大电流输出，建议更换烧坏的可能性。如果需要大电流输出，建议更换Q1Q1为为1300313003或者或者1300713007中大功率三极管；中大功率三极管； 1010、因此，改变、因此，改变R2R2的大小，可改变负载能力。如果将
19、输出电流减小，可将的大小，可改变负载能力。如果将输出电流减小，可将R2R2改大。如果将输出电流改大，可将改大。如果将输出电流改大，可将R2R2改小；改小； 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路二、二、USBUSB充电器充电器电路电路1 1、当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时，、当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时，电压超过电压超过5.8v5.8v时，时，D DZ1Z1击穿，击穿，Q2Q2的基极电压升高，的基极电压升高，Q2Q2导通。导通。Q1Q1的基极电压立即释放，的基极电压立即释放，Q1Q1截止，输出电压越高，截止时间越长，限制了输出电压的升高，负载
20、能力变截止，输出电压越高，截止时间越长，限制了输出电压的升高，负载能力变小，从而导致输出电压降低；小，从而导致输出电压降低； 3 3、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端正激式电路单端正激式电路( (输出控制输出控制) ) 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路2 2、LD2LD2是工作指示灯。它的工作原理是：当无外接负载时，电路处于空载状是工作指示灯。它的工作原理是：当无外接负载时，电路处于空载状态，态，R8R8上无电流流过，上无电流流过，Q3Q3的的e-be-b结电压基本相等，结电压基本相等，Q3Q3截止，截止，LD2(LD2(绿灯绿灯) )不亮，不亮，有外接负载时，负
21、载电流在有外接负载时，负载电流在R8R8上产生的压降，加载在上产生的压降，加载在Q3Q3的的e-be-b结上，使结上，使Q3Q3正偏正偏导通，导通，LD2LD2亮，表示正在充电。随着电池不断地充电，其充电电流逐渐减小，亮，表示正在充电。随着电池不断地充电，其充电电流逐渐减小，R8R8上的压降也随之减小，当上的压降也随之减小，当Q3Q3的的e-be-b结偏压结偏压V3e-bV3e-b小于小于0 07V7V时，时，Q3Q3截止，截止，LD2LD2熄灭，表示电已充满。熄灭，表示电已充满。 3 3、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端正激式电路单端正激式电路( (输出控制输出控制)
22、) 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路1 1、USBUSB充电器参数充电器参数输入电压输入电压: :100-240V100-240V输入电压输入电压: :5V5V输入输入电流范围电流范围: :200mA200mA 。二、二、USBUSB充电器充电器电路电路1 1、当接通电源后，、当接通电源后，220V220V交流通过交流通过D D2 2整流，整流，C1C1滤波，通过电阻滤波，通过电阻R R2 2给给Q1Q1提供基极启提供基极启动电流，使动电流，使Q1Q1开始微导通，其集电极电流开始微导通，其集电极电流IcIc线性增长，在线性增长，在L2L2中感应出使中感应出使Q1Q1基极基极为正、发射极
23、为负的正反馈电压，通过为正、发射极为负的正反馈电压，通过C C2 2和和R3R3，送到，送到Q1Q1基极，使基极，使Q1Q1迅速饱和迅速饱和； 4 4、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端反激式单端反激式2 2、同时，感应电动势给、同时，感应电动势给C3C3充电，随着充电，随着C3C3电压升高，电压升高，Q1Q1基极电位逐渐下降，基极电位逐渐下降，IcIc开始减小，开始减小，L2L2感应出使感应出使Q1Q1基极为负，发射极为正的电压，使基极为负，发射极为正的电压，使Q1Q1迅速截止，迅速截止，完成一个振荡周期，在完成一个振荡周期，在Q1Q1截止期间，在截止期间，在L3L3绕组
24、感应出一个绕组感应出一个5V5V左右的交流电压；左右的交流电压； 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路3 3、C3C3逐渐放电，逐渐放电，Q1Q1基极电压逐渐升高，从而开始第二个周期，不断循环；基极电压逐渐升高，从而开始第二个周期，不断循环； 4 4、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端反激式单端反激式5 5、Z1Z1、IC1IC1、Q2Q2等组成取样比较电路，检查输出电压的高低。当负载变轻或等组成取样比较电路，检查输出电压的高低。当负载变轻或电源电压升高等原因导致输出电压升高时，电源电压升高等原因导致输出电压升高时，Z1Z1击穿，击穿，IC1IC1发光二级管电流增大，发
25、光二级管电流增大，IC1IC1中光敏三极管电流增大中光敏三极管电流增大 4 4、L3L3输出电压经输出电压经D6D6整流、整流、C4C4滤波后通过滤波后通过USBUSB座给负载供电。座给负载供电。LED1LED1和和R5R5组成输组成输出指示电路；出指示电路； 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路7 7、L2L2反馈绕组中的感应电压经反馈绕组中的感应电压经IC1IC1中的光敏三极管到中的光敏三极管到Q2Q2基极，基极，Q2Q2基极电流增基极电流增大，集电极电流增大，大，集电极电流增大，Q1Q1基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输
26、出电压降低。当输出电压降低后，从而导致输出电压降低。当输出电压降低后，Q2Q2取样后又会截止，取样后又会截止，Q1Q1的负载的负载能力变强，输出电压升高，这样起到自动稳压作用；能力变强，输出电压升高，这样起到自动稳压作用； 4 4、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端反激式单端反激式6 6、D D6 6为为L2L2绕组输出电压整流二极管，绕组输出电压整流二极管，C2C2为滤波电容；为滤波电容； 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路8 8、过流过载保护功能：当负载过载或者短路时，、过流过载保护功能：当负载过载或者短路时，Q1Q1的集电极电流增大，的集电极电流增大，Q1Q1的
27、的发射极电阻发射极电阻R2R2上产生较高的压降，这个过载或者短路产生的高电压经过上产生较高的压降，这个过载或者短路产生的高电压经过R4R4让让Q2Q2饱和导通，从而让饱和导通，从而让Q1Q1截止，停止输出，防止过载损坏；截止，停止输出，防止过载损坏； 4 4、USBUSB充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端反激式单端反激式1010、注意：注意：R2R2改小将增大改小将增大Q1Q1烧坏的可能性。如果需要大电流输出，建议更换烧坏的可能性。如果需要大电流输出，建议更换Q1Q1为为1300313003或者或者1300713007中大功率三极管；中大功率三极管； 9 9、因此，改变、因此，改变R2
28、R2的大小，可改变负载能力。如果将输出电流减小，可将的大小，可改变负载能力。如果将输出电流减小，可将R2R2改改大。如果将输出电流改大，可将大。如果将输出电流改大，可将R2R2改小；改小； 二、二、USBUSB充电器充电器电路电路三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、发光二极管发光二极管参数参数超高亮超高亮: :1.7V1.9V, 设计电流通常选为15mA高亮高亮: :1.6V1.8V，设计电流通常选为12mA普亮普亮: :1.4V1.7V，设计电流通常选为8mA限流电阻的计算限流电阻的计算: :超高亮超高亮LED,5VLED,5V工作，工作电流为工作，工作电流为8mA8mA，导通压降为，导
29、通压降为1.7V,1.7V,求求求求限流电阻值限流电阻值单色、双单色、双色、三色色、三色: :红红+ +蓝显紫色光，红蓝显紫色光，红+ +绿显橙色光绿显橙色光, ,红红+ +绿绿+ +蓝蓝显显白白色色光光驱动器件的低电平输出电压工作电流三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、输入电路输入电路抑制电磁干扰抑制电磁干扰(EMI)(EMI): :电磁干扰电磁干扰(EMI)(EMI)又叫噪声干扰，要抑制又叫噪声干扰，要抑制EMIEMI关键是噪声滤波器的设计。关键是噪声滤波器的设计。 采用噪声滤波器能有效地抑制电网中的噪声进入设备，也可以抑制设备产生的噪采用噪声滤波器能有效地抑制电网中的噪声进入设备，也
30、可以抑制设备产生的噪声污染电网。声污染电网。 共模噪声产生于相线与大地之间。抑制外部的共模噪声产生于相线与大地之间。抑制外部的EMIEMI信号传入，又可信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的以衰减线路自身工作时产生的EMIEMI信号，能有效地降低信号，能有效地降低EMIEMI干扰强度。干扰强度。 共模噪声共模噪声: : 一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，一方面要滤除信号线上共模电磁干扰， 另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响其他电子设备的正常工作。另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响其他电子设备的正常工作。当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中
31、产生反向的磁当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生场而相互抵消，当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流。达到滤波的目的。减共模电流。达到滤波的目的。差模噪声产生于相线之间。差模噪声产生于相线之间。 差模噪声差模噪声: :三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、输入电路输入电路抑制电磁脉冲抑制电磁脉冲(EMP)
32、(EMP): : 抑制抑制EMPEMP主要是对浪涌保护。浪涌保护主要是防雷保护，就是在极短的时主要是对浪涌保护。浪涌保护主要是防雷保护，就是在极短的时间内将设备上因感应雷击而产生的大量脉冲能量释放到安全地线上，从而间内将设备上因感应雷击而产生的大量脉冲能量释放到安全地线上，从而保护整个设备。保护整个设备。 压敏电阻、稳压二极管和气体放电管三种保护方法。压敏电阻、稳压二极管和气体放电管三种保护方法。第一，能抗大能量的瞬态冲击；第一，能抗大能量的瞬态冲击；第二，它的第二，它的PNPN结结构不同于稳压管，因此它的功耗小；结结构不同于稳压管，因此它的功耗小；第三，耐浪涌性好。第三，耐浪涌性好。 压敏电
33、阻保护的优点压敏电阻保护的优点: : 浪涌电流是由滤波电容充电引起的。如果不采取保护措施，浪涌电流值几百安培。浪涌电流是由滤波电容充电引起的。如果不采取保护措施，浪涌电流值几百安培。 为避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流，在电源电路中串接一个功率型为避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流，在电源电路中串接一个功率型RTRT热敏电阻器，能有效地抑制开机时的浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以热敏电阻器，能有效地抑制开机时的浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，由于通过其电流的持续作用，功率型后，由于通过其电流的持续作用，功率型RTRT热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的热敏电阻器的电
34、阻值将下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响。程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响。 保护方法保护方法: : 浪涌保护浪涌保护: :三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、输入电路输入电路 当输入电压当输入电压85-265V85-265V，且用，且用50Hz50Hz或或60HZ60HZ的市电都有较好的输出电压稳定度。的市电都有较好的输出电压稳定度。在交流接线端接入由共模扼流圈在交流接线端接入由共模扼流圈T1T1、C1C1、C2C2和和R1R1构成的电磁干扰滤波器。构成的电磁干扰滤波器。C1C1和和C2C2用安规电容即用安规电容即电容专
35、门滤除差模干扰。因电容专门滤除差模干扰。因C1C1的容量较大的容量较大(0(01F)1F)，在其上并联，在其上并联R1R1，在断电后，在断电后C1C1经经R1R1进行放电，可避免电源进线端零、火带进行放电，可避免电源进线端零、火带电。电。 在开断的瞬间，高频变压器的漏感会产生尖峰电压，所以用在开断的瞬间，高频变压器的漏感会产生尖峰电压，所以用R5,C4R5,C4，D5D5组成漏极箝组成漏极箝位电路用于吸收此尖峰电压，使位电路用于吸收此尖峰电压，使Q1Q1不受损害。不受损害。三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、输出电路输出电路整流滤波电路整流滤波电路: : 。 。 : : 。 。 : : :
36、 :三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、输出电路输出电路整流滤波电路整流滤波电路: : 。 。 : : 。 。 : : : :三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、输出电路输出电路短路保护电路短路保护电路: : 。 。 : : 。 。 : : : :三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、控制电路控制电路: : 。 。 : : 。 。 : : : :三、开关电源三、开关电源电路电路1 1、车载车载充电器控制充电器控制电路原理电路原理 单端反激式电路单端反激式电路四、四、开关电源典型开关电源典型电路电路四、四、开关电源典型开关电源典型电路电路四、四、开关电源典型开关电源典型电路电路恒流、恒
37、压的控制恒流、恒压的控制电源电源线性线性四、四、开关电源典型开关电源典型电路电路五、五、LEDLED驱动驱动电路电路1 1、主要元器件介绍主要元器件介绍VIPer12AVIPer12A芯片是一个单封装的芯片，在同一片芯片上整合了一个专用芯片是一个单封装的芯片，在同一片芯片上整合了一个专用电流式电流式PWMPWM控制器和一个高压功率场效应管。控制器和一个高压功率场效应管。VIPer12AVIPer12A芯片芯片: :第第1 1、2 2脚为场效应管的源极脚为场效应管的源极第第3 3脚脚FRFR为反馈信号控制端为反馈信号控制端第第4 4脚脚UDDUDD为芯片的供电电源端为芯片的供电电源端第第5858
38、脚为场效应管的漏极脚为场效应管的漏极。五、五、LEDLED驱动驱动电路电路 控制器的工作频率为控制器的工作频率为60KHZ60KHZ，通过反馈端，通过反馈端FRFR的控制，来进行脉宽调的控制，来进行脉宽调制，从而达到稳压的目的。制，从而达到稳压的目的。VIPer12AVIPer12A芯片芯片: :VIPer12AVIPer12A芯片具有下述良好的性能：过热保护自动关断模式；防止输出端芯片具有下述良好的性能：过热保护自动关断模式；防止输出端短路导致击穿故障的打嗝（短路导致击穿故障的打嗝（HICCUPHICCUP）保护模式；保证低负载条件下的低功）保护模式；保证低负载条件下的低功耗工作模式；高压启
39、动电流源以及待机的低功耗（小于耗工作模式；高压启动电流源以及待机的低功耗（小于1W1W）模式等。）模式等。1 1、主要元器件介绍主要元器件介绍五、五、LEDLED驱动驱动电路电路内部频率补偿内部频率补偿: :直流电压增益高直流电压增益高( (约约100dB)100dB)单位增益频带宽单位增益频带宽( (约约1MHz)1MHz)电源电压范围宽：单电源电源电压范围宽：单电源(3(330V)30V)；双电源双电源( (1.51.5一一15V)15V)LM358LM358芯片芯片: :1 1、OUT1OUT1：输出：输出1 13 3、IN1IN1（+ +）：正相输入）：正相输入1 12 2、IN1IN
40、1（- -）：反相输入）：反相输入1 14 4、GNDGND：地：地5 5、IN2IN2（+ +）：正相输入）：正相输入2 26 6、IN2IN2（- -）：反相输入）：反相输入2 27 7、OUT2OUT2：输出：输出2 28 8、VccVcc：电源：电源低输入偏流低输入偏流: :低输入失调电压和失调电流低输入失调电压和失调电流共模输入电压范围宽，包括接地共模输入电压范围宽，包括接地差模输入电压范围宽，等于电压范围差模输入电压范围宽，等于电压范围输出电压摆幅大输出电压摆幅大(0(0至至Vcc-1.5V)Vcc-1.5V)1 1、主要元器件介绍主要元器件介绍五、五、LEDLED驱动驱动电路电路
41、其性能是输出压连续可调达其性能是输出压连续可调达36V36V，工作电流范围宽达，工作电流范围宽达0 01 1。100mA100mA，动态，动态电阻典型值为电阻典型值为0 02222欧欧, ,输出杂波低。输出杂波低。TL431TL431芯片芯片: :1 1、参考端（、参考端（REFREF）3 3、阴极（、阴极（CATHODECATHODE）2 2、阳极（、阳极（ANODEANODE）、脚两端输出电压脚两端输出电压V=2V=25(R25(R2十十R3)VR3)VR3R3。如果改变。如果改变R2R2的阻值大小，的阻值大小，就可以改变输出基准电压大小。就可以改变输出基准电压大小。1 1、主要元器件介绍
42、主要元器件介绍五、五、LEDLED驱动驱动电路电路2 2、LEDLED控制电路控制电路五、五、LEDLED驱动驱动电路电路 交流经整流滤波后接到高频变压器交流经整流滤波后接到高频变压器T1T1的初级，加在的初级，加在VIPER12AVIPER12A的漏极端的漏极端, ,高频变压器次级的两个绕组分别为辅助绕组高频变压器次级的两个绕组分别为辅助绕组NFNF和输出绕组和输出绕组NSNS。NFNF输出的输出的电压经电压经D6D6、C6C6整流滤波后的稳压电源接整流滤波后的稳压电源接VIPER12AVIPER12A的电源端，提供其工作的电源端，提供其工作电压。电压。NSNS输出电压经过输出电压经过D7D
43、7整流和整流和C10C10滤波变成直流电源，再通过滤波变成直流电源，再通过L1L1和和C11C11滤掉高频纹波电压。滤掉高频纹波电压。C9C9、C12C12起到高频旁路作用。输出电压经起到高频旁路作用。输出电压经R6R6、R7R7分压分压后获得的取样电压，与后获得的取样电压，与KA431KA431内部内部2 250V50V基准电压源进行比较后，输出误基准电压源进行比较后，输出误差电压信号，再经差电压信号，再经PIC817PIC817光耦合器流入光耦合器流入VIPER12AVIPER12A的反馈端，直接控制输的反馈端，直接控制输出占空比，获得稳定电压输出。改变电阻出占空比，获得稳定电压输出。改变
44、电阻R6R6和和R7R7的分压比，可调节输出的分压比，可调节输出电压的标称值。电压的标称值。R4R4、C8C8构成吸收回路，防止产生自激振荡。构成吸收回路，防止产生自激振荡。R3R3是是LEDLED的限的限流电阻。图中流电阻。图中C7C7的作用是滤除反馈端的尖峰电压，决定了自动重启动的的作用是滤除反馈端的尖峰电压，决定了自动重启动的频率，对反馈回路进行补偿。频率，对反馈回路进行补偿。3 3、输入电路输入电路五、五、LEDLED驱动驱动电路电路1 1、输出电路输出电路整流滤波电路整流滤波电路: : 输出电路采用反激式变换器。在开关管导通期间，电流在初级电路里以输出电路采用反激式变换器。在开关管导
45、通期间，电流在初级电路里以线性方式上升，在电感器内储存能量，二极管线性方式上升，在电感器内储存能量，二极管D7D7阻止电流通过次级绕组流阻止电流通过次级绕组流动，开关管截止期间，电感器内储存的能量通过次级和动，开关管截止期间，电感器内储存的能量通过次级和D7D7释放给负载。释放给负载。L2L2、C16C16和和C17C17组成输出滤波网络。组成输出滤波网络。R16R16为为L2L2中储存的电能提供一个回路。中储存的电能提供一个回路。 。 : : 。 。 : : : :五、五、LEDLED驱动驱动电路电路1 1、输出电路输出电路整流滤波电路整流滤波电路: : 。 。 : : 。 。 : : :
46、:五、五、LEDLED驱动驱动电路电路1 1、输出电路输出电路短路保护电路短路保护电路: : 。 。 : : 。 。 : : : :五、五、LEDLED驱动驱动电路电路1 1、控制电路控制电路: : 保护电路的设计如图保护电路的设计如图3.63.6所示。电路通过采集电压信号和电流信号来分析所示。电路通过采集电压信号和电流信号来分析是否有过压和过流。正常工作时，发光二极管处于截止状态，若出现过压是否有过压和过流。正常工作时，发光二极管处于截止状态，若出现过压和过流时，发光二极管导通，光耦工作，从而达到保护电路的作用。和过流时，发光二极管导通，光耦工作，从而达到保护电路的作用。 。 : : 。 。
47、 : : : :五、五、LEDLED驱动驱动电路电路三、三、USBUSB充电器充电器电路电路新课讲授新课讲授开开关关电电源源类类型型 机械制动 激激励励方方式式分分 连连接接方方式式分分 并联型开关稳压电源并联型开关稳压电源 串联型开关稳压电源串联型开关稳压电源 应用应用：主要用在早期的电视机中，这种开关电源通过开关调整管及整主要用在早期的电视机中，这种开关电源通过开关调整管及整流二极管与电网相连，整个机板与电网相通，使机板带电，不便于与流二极管与电网相连，整个机板与电网相通，使机板带电，不便于与外部其他电器设备相连接，因此在现代电子设备中已很少使用。外部其他电器设备相连接，因此在现代电子设备
48、中已很少使用。 自自激式激式 他激式他激式 他激式他激式 储能电感器与负载串联方式连接储能电感器与负载串联方式连接由开关管和开关变压器由开关管和开关变压器( (脉冲变压器脉冲变压器) )构成的正反馈环路来构成的正反馈环路来完成白激振荡完成白激振荡 另加一个振荡器，振荡器产生的开关脉冲信号加在开关管上，另加一个振荡器，振荡器产生的开关脉冲信号加在开关管上，用来控制开关管的导通与截止用来控制开关管的导通与截止 下页下页应用：应用：电源输出端与电网通过开关变压器隔离，电路板上除开关变压电源输出端与电网通过开关变压器隔离，电路板上除开关变压器初级与电网相连通外，其余部分与电网都不直接相连，机板不带电，
49、器初级与电网相连通外，其余部分与电网都不直接相连，机板不带电，安全性好，也容易与外部设备相连接。因此，并联型开关电源在现代安全性好，也容易与外部设备相连接。因此，并联型开关电源在现代电器，尤其在互联网及办公设备中得到了广泛应用。电器，尤其在互联网及办公设备中得到了广泛应用。储能电感器与负载并联方式连接储能电感器与负载并联方式连接一一、开关电源开关电源简介简介 就电路功能来讲，不管是哪种开关电源，开关电源都包括；就电路功能来讲，不管是哪种开关电源，开关电源都包括；主要电路主要电路辅助电路辅助电路输入电磁干扰滤波器（输入电磁干扰滤波器（EMIEMI）、整流滤波电路、功率变换）、整流滤波电路、功率变
50、换电路、电路、PWMPWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。控制器电路、输出整流滤波电路组成。输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过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。流保护电路、输出短路保护电路等。一、并联型开关电源电路结构形式一、并联型开关电源电路结构形式1) 单管开关电源单管开关电源 双管半桥式开关电源采用专用脉冲产生电路，两个开关管做模拟开双管半桥式开关电源采用专用脉冲产生电路，两个开关管做模拟开关交替工作，工作稳定，功率变换效率高，输出电压调控易行，容易关交替工作，工作稳定，功率变换效率高，输出电压调控易行，容易增设保护电路。这种电源
51、适于功耗较大的电器设备中。增设保护电路。这种电源适于功耗较大的电器设备中。另一种是双管半桥式脉冲可调式开关电源。另一种是双管半桥式脉冲可调式开关电源。电路组成电路组成：交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、开关振：交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、开关振荡管、开关变压器荡管、开关变压器T T、正反馈电路、稳压控制电路、脉冲整流输出电路、正反馈电路、稳压控制电路、脉冲整流输出电路、过压过流保护电路等组成。过压过流保护电路等组成。优点：优点：单管自身组成振荡电路，直接进行功率变换电压调整简单。单管自身组成振荡电路，直接进行功率变换电压调整简单。缺点：缺点：不宜用于对双极性输出电
52、压调整，输出功率相对较小不宜用于对双极性输出电压调整，输出功率相对较小运用：运用： 电视接收机、显示器、传真机、打印机及各种充电器当中。电视接收机、显示器、传真机、打印机及各种充电器当中。2) 双管开关电源双管开关电源2、单管并联式开关电源电路结构框单管并联式开关电源电路结构框图图3 3、单管并联式开关电源工作原理、单管并联式开关电源工作原理 220V220V交流市电经开关、交流市电经开关、保险管，再经滤波器滤除保险管，再经滤波器滤除其中的高频杂波，由桥式其中的高频杂波，由桥式整流及电容滤波后得到约整流及电容滤波后得到约310V310V直流电压。直流电压。310V310V电压电压一路通过启动电
53、路回到开一路通过启动电路回到开关管控制极或到关管控制极或到PWMPWM脉脉) )中中产生电路，产生驱动脉产生电路，产生驱动脉冲冲控制开关管开始导通，另控制开关管开始导通，另一路经过开关变压器初级一路经过开关变压器初级加到开关管上。加到开关管上。2、单管并联式开关电源电路结构框单管并联式开关电源电路结构框图图3 3、单管并联式开关电源工作原理、单管并联式开关电源工作原理 在在PWMPWM脉脉冲冲的驱动下，开关的驱动下，开关管工作于开关状态。在开关管工作于开关状态。在开关变压器变压器T T的初级绕组的初级绕组(L1)(L1)中流中流过脉过脉冲冲电流，在其输出绕组电流，在其输出绕组(L3)(L3)中
54、也产生感应电压。反中也产生感应电压。反馈绕组馈绕组(12)(12)产生的感应电压产生的感应电压在分立元件构成的开关电源在分立元件构成的开关电源中用于反馈，维持开关管工中用于反馈，维持开关管工作于开关状态作于开关状态，在集成电路在集成电路组成的开关电源中用于为集组成的开关电源中用于为集成电路提供辅助电源。成电路提供辅助电源。2、单管并联式开关电源电路结构框单管并联式开关电源电路结构框图图3 3、单管并联式开关电源工作原理、单管并联式开关电源工作原理 输出绕组输出绕组(L3)(L3)中产生的感应中产生的感应电压经脉电压经脉冲冲整流得到输出电压，整流得到输出电压，为负载提供电源。不同的电源为负载提供
55、电源。不同的电源输出绕组的多少不同输出绕组的多少不同( (一般有一般有2-2-4 4组组) )，输出的电压也不同。，输出的电压也不同。稳压控制电路从输出电压中取出稳压控制电路从输出电压中取出样品电压，与基准电压相比较，产样品电压，与基准电压相比较，产生误差电压。误差电压通过改变生误差电压。误差电压通过改变PWMPWM脉脉) )中的频率和宽度改变开关管中的频率和宽度改变开关管导通的时间长短和频率，调整输出导通的时间长短和频率，调整输出电压的高低，实现稳压控制。电压的高低，实现稳压控制。 4 4、双管半桥式开关电源的结构框图、双管半桥式开关电源的结构框图 5 5、双管半桥式开关电源工作原理、双管半
56、桥式开关电源工作原理 市电经抗干扰、整流后由串联市电经抗干扰、整流后由串联的的ClCl与与C2C2滤波后得到滤波后得到+310V+310V直流电直流电压，在压，在C1C1与与C2C2上各形成对称的约上各形成对称的约+155V+155V的电压。辅助电源电路得到的电压。辅助电源电路得到+310V+310V电压后，开始工作产生辅助电压后，开始工作产生辅助电压，并加到电压，并加到PWMPWM脉冲产生电路脉冲产生电路在开机电路控制下，在开机电路控制下，PWMPWM电路产生电路产生相位相反的两个脉冲，经驱动电相位相反的两个脉冲，经驱动电路通过脉冲驱动变压器路通过脉冲驱动变压器3 3，在，在L1L1与与L2
57、L2中分别产生相位相反的两个中分别产生相位相反的两个驱动脉冲，分别驱动开关管驱动脉冲，分别驱动开关管1 1和开和开关管关管2 2轮流工作于开关状态。轮流工作于开关状态。4 4、双管半桥式开关电源的结构框图、双管半桥式开关电源的结构框图 5 5、双管半桥式开关电源工作原理、双管半桥式开关电源工作原理 开关管开关管1 1导通时，开关管导通时，开关管2 2截止，截止，C1C1上的上的+155V+155V电压通过电压通过开关管开关管1 1、T4T4初级绕组、初级绕组、C3C3回回到到C1C1负极构成回路，在负极构成回路，在4 4初初级产生由上而下的电流。级产生由上而下的电流。开关管开关管2 2导通时，
58、开关管导通时，开关管l l截止。截止。C2C2上的上的+155V+155V电压通电压通过过C3C3、T4T4初级绕组、开关管初级绕组、开关管2 2、经地回到、经地回到C2C2负极构成回负极构成回路，在路，在T4T4初级产生由下而上初级产生由下而上的电流。的电流。4 4、双管半桥式开关电源的结构框图、双管半桥式开关电源的结构框图 5 5、双管半桥式开关电源工作原理、双管半桥式开关电源工作原理 T4T4为功率变换变压器，是开为功率变换变压器，是开关电源中体积最大的元件。关电源中体积最大的元件。T4T4初初级中流过的相反方向的电流，由级中流过的相反方向的电流，由次级各绕组经整流得到不同的输次级各绕组
59、经整流得到不同的输出电压，为负载提供电源。出电压，为负载提供电源。稳压控制电路从输出电压中稳压控制电路从输出电压中取出样品电压，与基准电压相比取出样品电压，与基准电压相比较，产生误差电压，经稳压控制较，产生误差电压，经稳压控制电路送到电路送到PWMPWM脉冲产生电路，调脉冲产生电路，调整输出脉冲的宽度或频率；再经整输出脉冲的宽度或频率；再经驱动电路调整两只开关管酌导通驱动电路调整两只开关管酌导通时间或频率，使流过时间或频率，使流过T4T4初级的电初级的电流改变，从而调整输出电压。流改变，从而调整输出电压。二、二、 输入电路的原理输入电路的原理 ( (一一) ) AC 输入整流滤波电路原理：输入
60、整流滤波电路原理： 当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1MOV1、MOV2MOV2、MOV3MOV3：F1F1、F2F2、F3F3、FDG1 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，电压达作电压时，电压达470VDC/332VAC470VDC/332VAC时阻抗会大幅降低，使高压能量消耗在时阻抗会大幅降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，压敏电阻上，若电流过大，F1F1、F2F2、F3 F3 会烧毁保护后级电路。会烧毁保护后级电路。1、 防雷电路防雷电路(
61、 (ZNR1ZNR1突波吸收器突波吸收器) )： 电路由电路由C1C1和和C4C4为为 X X安规安规电容，滤除差模噪声；电容，滤除差模噪声；C2C2、C3C3和和C7C7为为 Y Y安规安规电容，电容，滤除共模噪声；滤除共模噪声；L1L1为共模电感，滤除共模噪声；为共模电感，滤除共模噪声；L2L2为差模电感，滤除共模噪为差模电感，滤除共模噪声。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，声。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。同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。二、二、 输入电路的原理输入电路的原
62、理 ( (一一) ) AC 输入整流滤波电路原理：输入整流滤波电路原理：2、 抗干扰电路抗干扰电路( (EMIEMI滤波器滤波器) )： 电路电路R1R1和和R2R2主要用来消除断电瞬间残留的电压。主要用来消除断电瞬间残留的电压。 RT1 RT1为负温度系数热敏电阻为负温度系数热敏电阻(NTC)(NTC)，当电源开启瞬间，要对，当电源开启瞬间，要对 C5 C5充电，瞬间充电，瞬间电流大，加电流大，加RT1RT1能有效限制冷开机的突入电流能有效限制冷开机的突入电流, ,把瞬时能量全消耗在把瞬时能量全消耗在RT1RT1上，上，一定时间后温度升高后一定时间后温度升高后RT1RT1阻值减小，这时它消耗
63、的能量非常小，后级电路阻值减小，这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。故可以减少平常工作时之功率损失可正常工作。故可以减少平常工作时之功率损失, ,防止浪涌电流。防止浪涌电流。二、二、 输入电路的原理输入电路的原理 ( (一一) ) AC 输入整流滤波电路原理：输入整流滤波电路原理：3、 浪涌电路浪涌电路( (突入电流限制突入电流限制) )： 交流电压经交流电压经BRG1BRG1整流后，经整流后，经C5C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5C5容量变小，输出的交流纹波将增大。容量变小，输出的交流纹波将增大。二、二、 输入电路的原理输入电路的原理 ( (一
64、一) ) AC 输入整流滤波电路原理：输入整流滤波电路原理：4、 整流滤波电路整流滤波电路(ZNR1(ZNR1突波吸收器突波吸收器) )： C6 C6。获得约。获得约300V300V直流电压后分两路输出：一路经开关变压器直流电压后分两路输出：一路经开关变压器T1T1加到加到MOSFET Q1MOSFET Q1的漏极，另一路经的漏极，另一路经R3R3加到加到C17C17的正端。当的正端。当C17C17的正端电位升到的正端电位升到16V16V时，时，端口得工作电压，端口得工作电压，UC3842UC3842电路启动，整流器输出的电路启动，整流器输出的300V300V左右直流脉动电压，一路经左右直流脉
65、动电压，一路经T3T3开关变压器的初级开关变压器的初级绕组送往辅助电绕组送往辅助电源开关管源开关管Q03Q03的的c c极，另一路经启动电阻极，另一路经启动电阻R002R002给给Q03Q03的的b b极提供正向偏置电极提供正向偏置电压和启动电流，使压和启动电流，使Q03Q03开始导通。开始导通。 目前应用最广泛的绝缘栅场目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是效应管是MOSFETMOSFET（MOSMOS管），管），是利用半导体表面的电声效应是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以导电
66、状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达大大提高，最高可达105105欧姆，欧姆，MOSMOS管是利用栅源电压的大小，管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的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多少，从而控制漏极电流的大小。小。三、三、 功率变换电路的原理功率变换电路的原理 ( (一一) ) AC 输入整流滤波电路原理：输入整流滤波电路原理：1、MOSMOS管的工作原理管的工作原理：三、三、 功率变换电路的原理功率变换电路的原理 2、功率变换、功率变换工作原理工作原理：从从R6R6测得的电流峰值信号参与当前测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当工作周
67、波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当前工作周波的电流限制。当R10R10上上的电压达到的电压达到1V1V时，时，UC3842UC3842停止工作，停止工作，开关管开关管Q1Q1立即关断。立即关断。 R3 R3、C4C4、D1,R4D1,R4与与C5C5组成高压尖峰吸组成高压尖峰吸收收( (缓冲器缓冲器) )电路。电路。三、三、 功率变换电路的原理功率变换电路的原理 2、功率变换、功率变换工作原理工作原理： 当开关管当开关管Q1Q1截止后，截止后，T1(9 10)T1(9 10)产生产生很大的反极性尖峰电压和尖峰电流，很大的反极性尖峰电压和尖峰电流，其峰值幅度超过其峰值幅度超过Q1Q
68、1的的C C极电压很多倍，极电压很多倍，此尖峰电压的功率经此尖峰电压的功率经D1D1储存于储存于CC4CC4中，中，然后在电阻然后在电阻R3R3上消耗掉，能很好地吸上消耗掉，能很好地吸收尖峰电压和电流，从而降低了收尖峰电压和电流，从而降低了Q1Q1的的C C极尖峰电压，使极尖峰电压，使Q1Q1免遭损坏。免遭损坏。 同时同时也达到了磁场复位的目的，为变压器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。的下一次存储、传递能量做好了准备。 R9+R8 R9+R8与与R7R7组成输出分压电路组成输出分压电路,D2,D2反相保护反相保护,ZD1,ZD1通常将通常将MOSMOS管的管的
69、GSGS电电压限制在压限制在18V,18V,从而保护了从而保护了MOSMOS管。管。三、三、 功率变换电路的原理功率变换电路的原理 2、功率变换、功率变换工作原理工作原理： 分压值与分压值与Q1Q1中的结电容中的结电容CGSCGS、CGDCGD一起组成一起组成RCRC网络，电容的充网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速放电直接影响着开关管的开关速度。分压值过小，易引起振荡，度。分压值过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；分压值过大，电磁干扰也会很大；分压值过大，会降低开关管的开关速度。会降低开关管的开关速度。 。三、三、 功率变换电路的原理功率变换电路的原理 2、功率变换、功率变换工作原理工
70、作原理： 。四、四、 输出整流滤波电路输出整流滤波电路 1、+5V整流及整流及滤波器滤波器电路：电路： T1 T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D6D6为整流管，为整流管，R33R33、C14C14、R2R2、C2C2为削尖峰电路。为削尖峰电路。C17C17、C19C19、L2L2、C22C22组成组成型滤波器。型滤波器。四、四、 输出整流滤波电路输出整流滤波电路 2、UC3842供电电路：供电电路： T1 T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D6D6为整流管，为整流管，R33R33、C14C14、R2R
71、2、C2C2为削尖峰电路。为削尖峰电路。C17C17、C19C19、L2L2、C22C22组成组成型滤波器。型滤波器。四、四、 输出整流滤波电路输出整流滤波电路 3、+12V及及-12V整流和整流和滤波器滤波器电路：电路： 当变压器次级上端为正时，电流经当变压器次级上端为正时，电流经C2C2、R5R5、R6R6、R7R7使使Q2Q2导通，电路构成回导通，电路构成回路，路，Q2Q2为整流管。为整流管。Q1Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经电流经C3C3、R4R4、R2R2使使Q1Q1导通，导通，Q1Q1为续流管。为续流管。Q
72、2Q2栅极由于处于反偏而截止。栅极由于处于反偏而截止。L2L2为续流电感，为续流电感，C6C6、L1L1、C7C7组成组成型滤波器。型滤波器。R1R1、C1C1、R9R9、C4C4为削尖峰电路。为削尖峰电路。五、五、 稳压环路电路稳压环路电路 1、电压反馈电路工作原理：、电压反馈电路工作原理：当输出当输出U0U0升高，经取样电阻升高，经取样电阻R7R7、R8R8、R10R10、VR1VR1分压后，分压后，U1U1脚电压升高，当脚电压升高，当其超过其超过U1U1脚基准电压后脚基准电压后U1U1脚输出高电平，使脚输出高电平，使Q1Q1导通，光耦导通，光耦OT1OT1发光二极发光二极管发光，光电三极
73、管导通，管发光，光电三极管导通，UC3842UC3842脚电位相应变低，从而改变脚电位相应变低，从而改变U1U1脚输出脚输出占空比减小，占空比减小，U0U0降低。降低。五、五、 稳压环路电路稳压环路电路 1、电压反馈电路工作原理：、电压反馈电路工作原理：当输出当输出U0U0降低时，降低时，U1U1脚电压降低，当其低过脚电压降低，当其低过U1U1脚基准电压后脚基准电压后U1U1脚输出脚输出低电平，低电平，Q1Q1不导通，光耦不导通，光耦OT1OT1发光二极管不发光，光电三极管不导通，发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842UC3842脚电位升高，从而改变脚电位升高，从而改变U1U1脚输出
74、占空比增大，脚输出占空比增大，U0U0升高。周而复始，升高。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节从而使输出电压保持稳定。调节VR1VR1可改变输出电压值。可改变输出电压值。五、五、 稳压环路电路稳压环路电路 1、电压反馈电路工作原理：、电压反馈电路工作原理：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。稳定等。1、小功率短路保护小功率短路保护电路：电路： 在输出端短路的
75、情况下，在输出端短路的情况下，PWMPWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范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，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。只有另增设一部分电路。五、五、 短路保护电路短路保护电路 当输出电路短路，输出电压消失，光耦当输出电路短路，输出电压消失，光耦OT1OT1不导通，不导通，UC3842UC3842脚电压上升至脚电压上升至5V5V左右，左右，R1R1与与R2R2的分压超过的分压超过TL431TL431基准，基准，使之导通，使之导通，UC384
76、2UC3842脚脚VCCVCC电位被拉低，电位被拉低，ICIC停止工作。停止工作。UC3842UC3842停止工作后停止工作后脚电脚电位消失，位消失，TL431TL431不导通不导通UC3842UC3842脚电位脚电位上升，上升，UC3842UC3842重新启动，周而复始。当重新启动，周而复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成短路现象消失后，电路可以自动恢复成正常工作状态。正常工作状态。1、中功率短路保护中功率短路保护电路：电路：五、五、 短路保护电路短路保护电路 当输出短路，当输出短路，UC3842UC3842脚电压上升脚电压上升,U1,U1脚电位高于脚电位高于脚时，比较器翻脚时，比较器
77、翻转转脚输出高电位，给脚输出高电位，给C1C1充电，当充电，当C1C1两端电压超过两端电压超过脚基准电压时脚基准电压时U1U1脚脚输出低电位，输出低电位，UC3842UC3842脚低于脚低于1V1V，UCC3842UCC3842停止工作，输出电压为停止工作，输出电压为0V0V，周而复始，当短路消失后电路正常工作。周而复始，当短路消失后电路正常工作。R2R2、C1C1是充放电时间常数，阻值不对时是充放电时间常数，阻值不对时短路保护不起作用。短路保护不起作用。http:/ 输出过压保护电路的作用：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定在输出过压保护电路的作用：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定
78、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。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。六、六、 输出过压保护电路输出过压保护电路 当当UoUo有过压现象时，稳压管击穿导通，经光耦（有过压现象时，稳压管击穿导通，经光耦（OT2OT2）R6R6到地产生电流流到地产生电流流过，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。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。Q1Q1基极得电导通
79、，基极得电导通， 3842 3842的的脚电降低，使脚电降低，使ICIC关闭，停止整个电源的工作，关闭，停止整个电源的工作，UoUo为零，周而复始。为零，周而复始。2、输出限压保护电路：、输出限压保护电路： 当输出电压升高，稳压管导通光耦导通，当输出电压升高，稳压管导通光耦导通，Q1Q1基极有驱动电压而道通基极有驱动电压而道通UC3842UC3842电压升高，输出降低，稳压管不导通，电压升高，输出降低，稳压管不导通，UC3842UC3842电压降低，输出电压升高。周而复电压降低，输出电压升高。周而复始，输出电压将稳定在一范围内（取决于稳始，输出电压将稳定在一范围内（取决于稳压管的稳压值）。压管
80、的稳压值）。六、六、 输出过压保护电路输出过压保护电路 3、输出过压锁死电路：、输出过压锁死电路： 工作原理是，当输出电压工作原理是，当输出电压UoUo升高，稳压管导通，光耦导通，升高，稳压管导通，光耦导通，Q2Q2基极得电导基极得电导通，由于通，由于Q2Q2的导通的导通Q1Q1基极电压降低也导通，基极电压降低也导通，VccVcc电压经电压经R1R1、Q1Q1、R2R2使使Q2Q2始终导始终导通，通，UC3842UC3842脚始终是高电平而停止工作。在图脚始终是高电平而停止工作。在图B B中，中，UOUO升高升高U1U1脚电压升高，脚电压升高，脚输出高电平，由于脚输出高电平，由于D1D1、R1
81、R1的存在，的存在，U1U1脚始终输出高电平脚始终输出高电平Q1Q1始终导通，始终导通，UC3842UC3842脚始终是低电平而停止工作。脚始终是低电平而停止工作。3、输出过压锁死电路：、输出过压锁死电路： 当输出电压当输出电压UoUo升高，稳压管导通，光耦导升高，稳压管导通，光耦导通，通，Q2Q2基极得电导通，由于基极得电导通，由于Q2Q2的导通的导通Q1Q1基极基极电压降低也导通，电压降低也导通，VccVcc电压经电压经R1R1、Q1Q1、R2R2使使Q2Q2始终导通，始终导通，UC3842UC3842脚始终是高电平而停止脚始终是高电平而停止工作。工作。六、六、 输出过压保护电路输出过压保
82、护电路 UO UO升高升高U1U1脚电压升高，脚电压升高，脚输出高脚输出高电平，由于电平，由于D1D1、R1R1的存在，的存在，U1U1脚始终脚始终输出高电平输出高电平Q1Q1始终导通，始终导通，UC3842UC3842脚始脚始终是低电平而停止工作。终是低电平而停止工作。2、工作原理：、工作原理： 输入电压经输入电压经L1L1、L2L2、L3L3等组成的等组成的EMIEMI滤波器，滤波器，BRG1BRG1整流一路送整流一路送PFCPFC电感，另电感，另一路经一路经R1R1、R2R2分压后送入分压后送入PFCPFC控制器作为输入电压的取样，用以调整控制信控制器作为输入电压的取样，用以调整控制信号
83、的占空比，即改变号的占空比，即改变Q1Q1的导通和关断时间，稳定的导通和关断时间，稳定PFCPFC输出电压。输出电压。L4L4是是PFCPFC电感，电感，它在它在Q1Q1导通时储存能量，在导通时储存能量，在Q1Q1关断时施放能量。关断时施放能量。D1D1是启动二极管。是启动二极管。D2D2是是PFCPFC整流二极管，整流二极管，C6C6、C7C7滤波。滤波。PFCPFC电压一路送后级电路，另一路经电压一路送后级电路，另一路经R3R3、R4R4分压分压后送入后送入PFCPFC控制器作为控制器作为PFCPFC输出电压的取样，用以调整控制信号的占空比，稳输出电压的取样，用以调整控制信号的占空比，稳定
84、定PFCPFC输出电压。输出电压。七、七、 功率因数校正电路（功率因数校正电路（PFCPFC） 1、工作原理：、工作原理： AC AC输入和输入和DCDC输入的开关电源的输入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。的取样电压均来自输入滤波后的电压。取样电压分为两路，一路经取样电压分为两路，一路经R1R1、R2R2、R3R3、R4R4分压后输入比较器分压后输入比较器3 3脚，脚，如取样电压高于如取样电压高于2 2脚基准电压，比较脚基准电压，比较器器1 1脚输出高电平去控制主控制器使脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电
85、源无输出。另一路经其关断，电源无输出。另一路经R7R7、R8R8、R9R9、R10R10分压后输入比较器分压后输入比较器6 6脚脚，如取样电压低于，如取样电压低于5 5脚基准电压，比脚基准电压，比较器较器7 7脚输出高电平去控制主控制器脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。使其关断，电源无输出。八、八、 输入过欠压保护输入过欠压保护电路电路 2、：、： 当两台电源并机工作时，其输出端是并接在一起的，均流信号线也连接在当两台电源并机工作时，其输出端是并接在一起的，均流信号线也连接在一起。现在假设电源一起。现在假设电源A A的输出电流的输出电流Io1Io1大于电源大于电源B B的输出电流
86、的输出电流Io2Io2，在两台电源，在两台电源内部的电流取样电压就会内部的电流取样电压就会A A高于高于B B，也就是，也就是JL1+JL1+高于高于JL2+JL2+，而，而JL1+JL1+和和JL2+JL2+是接是接在同一条线上（均流母线），因此在同一条线上（均流母线），因此JL2+JL2+升高，通过电源升高，通过电源B B内部均流电路的控内部均流电路的控制迫使其输出电压升高，制迫使其输出电压升高，Io2Io2增大，增大，Io1Io1减小（负载电流不变）；减小（负载电流不变）；Io2Io2高于高于Io1Io1时，其控制过程刚好相反，如此循环，最终使两台电源的输出电压、时，其控制过程刚好相反，
87、如此循环，最终使两台电源的输出电压、电流保持一致。电流保持一致。Q3Q3、C19C19、R34R34R36R36组成的电路的作用是，在电源启动初组成的电路的作用是，在电源启动初期输出电压低或输出欠压时期输出电压低或输出欠压时Q3Q3导通，使导通，使U2AU2A脚处于低电位，脚处于低电位，U2AU2A脚输出低脚输出低电平，电平，Q1Q1截止，也就是使均流电路不起作用。截止，也就是使均流电路不起作用。VR1VR1可调节均流信号的电压可调节均流信号的电压值，也可调节输出限流点。值，也可调节输出限流点。九、九、 电池管理电池管理 UC3842UC3842简介简介 Unitrode Unitrode公司
88、的公司的UC3844UC3844是一种高性能固是一种高性能固定频率电流型控制器，定频率电流型控制器，包含误差放大器、包含误差放大器、PWMPWM比比较器、较器、PWMPWM锁存器、振荡锁存器、振荡器、内部基准电源和欠器、内部基准电源和欠压锁定等单元。压锁定等单元。1 1脚脚COMP COMP 是内部误差放大器的输出端。通常此脚与是内部误差放大器的输出端。通常此脚与2 2脚之间接有反馈网脚之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。络，以确定误差放大器的增益和频响。2 2脚脚FEED BACKFEED BACK 是反馈电压输入端。是反馈电压输入端。此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压此脚
89、与内部误差放大器同向输入端的基准电压( (一般为一般为+2.5V)+2.5V)进行比较，进行比较，产生控制电压，控制脉冲的宽度。产生控制电压，控制脉冲的宽度。UC3842UC3842简介简介 Unitrode Unitrode公司的公司的UC3844UC3844是一种高性能固是一种高性能固定频率电流型控制器，定频率电流型控制器，包含误差放大器、包含误差放大器、PWMPWM比较器、比较器、PWMPWM锁存器、锁存器、振荡器、内部基准电源振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。和欠压锁定等单元。3 3 脚脚ISENSEISENSE是电流传感端。是电流传感端。在外围电路中，在功率开关管在外围电路中，在
90、功率开关管( (如如VMosVMos管管) )的源极串接一个小阻值的取样的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入3 3 脚，控制脉宽。此脚，控制脉宽。此外，当电源电压异常时，功率开关管的电流增大，当取样电阻上的电压超外，当电源电压异常时，功率开关管的电流增大，当取样电阻上的电压超过过1V1V时，时，UC3844UC3844就停止输出，有效地保护了功率开关管。就停止输出，有效地保护了功率开关管。4 4脚脚RT/CTRT/CT是定时端是定时端。锯齿波振荡器外接定时电容。锯齿波振荡器外接定时电容C C和定时电阻和定时电阻R
91、 R的公共端。的公共端。UC3842UC3842简介简介 Unitrode Unitrode公司的公司的UC3844UC3844是一种高性能固是一种高性能固定频率电流型控制器，定频率电流型控制器，包含误差放大器、包含误差放大器、PWMPWM比比较器、较器、PWMPWM锁存器、振荡锁存器、振荡器、内部基准电源和欠器、内部基准电源和欠压锁定等单元。压锁定等单元。5 5脚脚GNDGND是接地。是接地。6 6脚脚OUTOUT是输出端。是输出端。此脚为图滕柱式输出，驱动能力是此脚为图滕柱式输出，驱动能力是lAlA。这种图腾柱结构对被驱动的功。这种图腾柱结构对被驱动的功率管的关断有利，因为当三极管率管的关
92、断有利，因为当三极管VTlVTl截止时，截止时，VT2VT2导通，为功率管关断时提导通，为功率管关断时提供了低阻抗的反向抽取电流回路，加速功率管的关断。供了低阻抗的反向抽取电流回路，加速功率管的关断。UC3842UC3842简介简介 Unitrode Unitrode公司的公司的UC3844UC3844是一种高性能固定频率电是一种高性能固定频率电流型控制器，包含误差放流型控制器，包含误差放大器、大器、PWMPWM比较器、比较器、PWMPWM锁锁存器、振荡器、内部基准存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。电源和欠压锁定等单元。7 7脚脚Vcc Vcc 是电源。当供电电压高于是电源。当供电电
93、压高于 10V10V时，时，UC3844UC3844工作，此时耗电在工作，此时耗电在15mA15mA以下。以下。输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后，输入电压可在输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后，输入电压可在+10+10+30V+30V之间波动，低于之间波动，低于+10V+10V停止工作。工作时耗电约为停止工作。工作时耗电约为1mA1mA，此电流可通过反馈电阻，此电流可通过反馈电阻提供。提供。8 8脚脚VREFVREF是基准电压输出是基准电压输出，可输出精确的，可输出精确的+5V+5V基准电压，电流可达基准电压，电流可达50mA50mA。UV3842UV3842的电压调整率可达的电压调整率可达0.01%0.01%，工作频率为，工作频率为500kHz500kHz，启动电流小于，启动电流小于1mA1mA，输入电压，输入电压为为101030V30V，基准电压为，基准电压为4.94.95.1V5.1V，工作温度为，工作温度为0 07070，输出电流为，输出电流为1A1A。典型应用：典型应用：
