開(kāi)關(guān)電源現在現已廣泛運用于工業(yè)自動(dòng)化控制軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備、儀器儀表、醫療設備、半導體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設備,視聽(tīng)產(chǎn)品,安防監控,LED燈帶,電腦機箱,數碼產(chǎn)品和儀器類(lèi)等領(lǐng)域簡(jiǎn)直隨處可見(jiàn)。
開(kāi)關(guān)電源的首要電路是由輸入電磁煩擾濾波器(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。輔佐電路有輸入過(guò)欠壓保護電路、輸出過(guò)欠壓保護電路、輸出過(guò)流保護電路、輸出短路保護電路等組成的。
開(kāi)關(guān)電源的電路組成方框圖如下:
②輸入濾波電路:C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò )首要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行克制,防止對電源煩擾,同時(shí)也防止電源自身發(fā)生的高頻雜波對電網(wǎng)煩擾。當電源敞開(kāi)瞬間,要對C5充電,由于瞬間電流大,加RT1(熱敏電阻)就能有用的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上,必定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減?。?/span>RT1是負溫系數元件),這時(shí)它消耗的能量十分小,后級電路可正常作業(yè)。
③整流濾波電路:溝通電壓經(jīng)BRG1整流后,經(jīng)C5濾波后得到較為純潔的直流電壓。若C5容量變小,輸出的溝通紋波將增大。
DC輸入濾波電路原理:
②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機的瞬間,由于C6的存在Q2不導通,電流經(jīng)RT1構成回路。當C6上的電壓充至Z1的穩壓值時(shí)Q2導通。假如C8漏電或后級電路短路現象,在起機的瞬間電流在RT1上發(fā)生的壓降增大,Q1導通使Q2沒(méi)有柵極電壓不導通,RT1將會(huì )在很短的時(shí)間燒毀,以保護后級電路。
1、MOS管的作業(yè)原理:現在運用最廣泛的絕緣柵場(chǎng)效應管是MOSFET(MOS管),是運用半導體外表的電聲效應進(jìn)行作業(yè)的。也稱(chēng)為外表場(chǎng)效應器材。由于它的柵極處于不導電情況,所以輸入電阻可以大大提高,最高可達105歐姆,MOS管是運用柵源電壓的巨細,來(lái)改動(dòng)半導體外表感生電荷的多少,然后控制漏極電流的巨細。
常見(jiàn)的原理圖:
R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器,和開(kāi)關(guān)電源MOS管并接,使開(kāi)關(guān)電源管電壓應力削減,EMI削減,不發(fā)生二次擊穿。在開(kāi)關(guān)電源管Q1關(guān)斷時(shí),變壓器的原邊線(xiàn)圈易發(fā)生尖峰電壓和尖峰電流,這些元件組合一同,能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測得的電流峰值信號參加當前作業(yè)周波的占空比控制,因此是當前作業(yè)周波的電流束縛。當R5上的電壓抵達1V時(shí),UC3842停止作業(yè),開(kāi)關(guān)電源管Q1當即關(guān)斷。R1和Q1中的結電容CGS、CGD一同組成RC網(wǎng)絡(luò ),電容的充放電直接影響著(zhù)開(kāi)關(guān)電源管的開(kāi)關(guān)電源速度。R1過(guò)小,易引起振蕩,電磁煩擾也會(huì )很大;R1過(guò)大,會(huì )下降開(kāi)關(guān)電源管的開(kāi)關(guān)電源速度。Z1一般將MOS管的GS電壓束縛在18V以下,然后保護了MOS管。
Q1的柵極受控電壓為鋸形波,當其占空比越大時(shí),Q1導通時(shí)間越長(cháng),變壓器所貯存的能量也就越多;當Q1截止時(shí),變壓器通過(guò)D1、D2、R5、R4、C3開(kāi)釋能量,同時(shí)也抵達了磁場(chǎng)復位的目的,為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了預備。IC依據輸出電壓和電流時(shí)間調整著(zhù)⑥腳鋸形波占空比的巨細,然后安穩了整機的輸出電流和電壓。C4和R6為尖峰電壓吸收回路。
2、 推挽式功率改換電路: Q1和Q2將輪流導通。
反激式整流電路:
反激式整流電路:
反應電路原理圖:
1、在輸出端短路的情況下,PWM控制電路可以把輸出電流約束在一個(gè)安全范圍內,它可以用多種方法來(lái)完成限流電路,當功率限流在短路時(shí)不起作用時(shí),只有另增設一部分電路。
2、短路保護電路一般有兩種,下圖是小功率短路保護電路,其原理簡(jiǎn)述如下:
當輸出電路短路,輸出電壓消失,光耦OT1不導通,UC3842①腳電壓上升至5V左右,R1與R2的分壓逾越TL431基準,使之導通,UC3842⑦腳VCC電位被拉低,IC停止作業(yè)。UC3842停止作業(yè)后①腳電位消失,TL431不導通UC3842⑦腳電位上升,UC3842重新啟動(dòng),循環(huán)往復。當短路現象消失后,電路可以自動(dòng)康復成正常作業(yè)情況。
下圖是中功率短路保護電路,其原理簡(jiǎn)述如下:
下圖是用電流互感器取樣電流的保護電路
輸出過(guò)壓保護電路的作用是:當輸出電壓逾越規劃值時(shí),把輸出電壓限定在一安全值的范圍內。當開(kāi)關(guān)電源內部穩壓環(huán)路出現毛病或者由于用戶(hù)操作不妥引起輸出過(guò)壓現象時(shí),過(guò)壓保護電路進(jìn)行保護以防止損壞后級用電設備。
運用最為遍及的過(guò)壓保護電路有如下幾種:
可控硅觸發(fā)保護電路:
光電耦合保護電路:
輸出限壓保護電路:輸出限壓保護電路如下圖,當輸出電壓升高,穩壓管導通光耦導通,Q1基極有驅動(dòng)電壓而道通,UC3842③電壓升高,輸出下降,穩壓管不導通,UC3842③電壓下降,輸出電壓升高。循環(huán)往復,輸出電壓將安穩在一范圍內(取決于穩壓管的穩壓值)。
輸入電壓經(jīng)L1、L2、L3等組成的EMI濾波器,BRG1整流一路送PFC電感,另一路經(jīng)R1、R2分壓后送入PFC控制器作為輸入電壓的取樣,用以調整控制信號的占空比,即改動(dòng)Q1的導通和關(guān)斷時(shí)間,安穩PFC輸出電壓。L4是PFC電感,它在Q1導通時(shí)貯存能量,在Q1關(guān)斷時(shí)施放能量。D1是啟動(dòng)二極管。D2是PFC整流二極管,C6、C7濾波。PFC電壓一路送后級電路,另一路經(jīng)R3、R4分壓后送入PFC控制器作為PFC輸出電壓的取樣,用以調整控制信號的占空比,安穩PFC輸出電壓。
原理圖:
AC輸入和DC輸入的開(kāi)關(guān)電源的輸入過(guò)欠壓保護原理大致相同。保護電路的取樣電壓均來(lái)自輸入濾波后的電壓。取樣電壓分為兩路,一路經(jīng)R1、R2、R3、R4分壓后輸入比較器3腳,如取樣電壓高于2腳基準電壓,比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷,電源無(wú)輸出。另一路經(jīng)R7、R8、R9、R10分壓后輸入比較器6腳,如取樣電壓低于5腳基準電壓,比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷,電源無(wú)輸出。