1、精選文檔開關電源電路圖解析所謂開關電源，故名思議，就是這里有一扇門，一開門電源就通過，一關門電源就停止通過，那么什么是門呢，開關電源里有的接受可控硅，有的接受開關管，這兩個元器件性能差不多，都是靠基極、（開關管）把握極（可控硅）上加上脈沖信號來完成導通和截止的，脈沖信號正半周到來，把握極上電壓上升，開關管或可控硅就導通，由220V整流、濾波后輸出的300V電壓就導通，通過開關變壓器傳到次級，再通過變壓比將電壓上升或降低，供各個電路工作。振蕩脈沖負半周到來，電源調整管的基極、或可控硅的把握極電壓低于原來的設置電壓，電源調整管截止，300V電源被關斷，開關變壓器次級沒電壓，這時各電路所需的工作電壓

2、，就靠次級本路整流后的濾波電容放電來維持。待到下一個脈沖的周期正半周信號到來時，重復上一個過程。這個開關變壓器就叫高頻變壓器，由于他的工作頻率高于50HZ低頻。那么推動開關管或可控硅的脈沖如何獲得呢，這就需要有個振蕩電路產生，我們知道，晶體三極管有個特性，就是基極對放射極電壓是0.65-0.7V是放大狀態，0.7V以上就是飽和導通狀態， -0.1V- -0.3V就工作在振蕩狀態，那么其工作點調好后，就靠較深的負反饋來產生負壓，使振蕩管起振，振蕩管的頻率由基極上的電容充放電的時間長短來打算，振蕩頻率高輸出脈沖幅度就大，反之就小，這就打算了電源調整管的輸出電壓的大小。那么變壓器次級輸出的工作電壓如

3、何穩壓呢，一般是在開關變壓器上，單繞一組線圈，在其上端獲得的電壓經過整流濾波后，作為基準電壓，然后通過光電耦合器，將這個基準電壓返回振蕩管的基極，來調整震蕩頻率的凹凸，假如變壓器次級電壓上升，本取樣線圈輸出的電壓也上升，通過光電耦合器獲得的正反饋電壓也上升，這個電壓加到振蕩管基極上，就使振蕩頻率降低，起到了穩定次級輸出電壓的穩定，太細的工作狀況就不必細講了，也沒必要了解的那么細的，這樣大功率的電壓由開關變壓器傳遞，并與后級隔開，返回的取樣電壓由光耦傳遞也與后級隔開，所以前級的市電電壓，是與后級分別的，這就叫冷板，是平安的，變壓器前的電源是獨立的，這就叫開關電源。  開關電源電路圖一、

4、主電路 從溝通電網輸入、直流輸出的全過程，包括： 1、輸入濾波器：其作用是將電網存在的雜波過濾，同時也阻礙本機產生的雜波反饋到公共電網。 2、整流與濾波：將電網溝通電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。 3、逆變：將整流后的直流電變為高頻溝通電，這是高頻開關電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。 4、輸出整流與濾波：依據負載需要，供應穩定牢靠的直流電源。 二、把握電路 一方面從輸出端取樣，經與設定標準進行比較，然后去把握逆變器，轉變其頻率或脈寬，達到輸出穩定，另一方面，依據測試電路供應的資料，經愛護電路鑒別，供應把握電路對整機進行各種愛護措施。 三、檢測電路 除了供應

5、愛護電路中正在運行中各種參數外，還供應各種顯示儀表資料。 四、幫助電源 供應全部單一電路的不同要求電源。 開關把握穩壓原理開關K以肯定的時間間隔重復地接通和斷開，在開關K接通時，輸入電源E通過開關K和濾波電路供應應負載RL，在整個開關接通期間，電源E向負載供應能量；當開關K斷開時，輸入電源E便中斷了能量的供應。可見，輸入電源向負載供應能量是斷續的，為使負載能得到連續的能量供應，開關穩壓電源必需要有一套儲能裝置，在開關接通時將一部份能量儲存起來，在開關斷開時，向負載釋放。圖中，由電感L、電容C2和二極管D組成的電路，就具有這種功能。電感L用以儲存能量，在開關斷開時，儲存在電感L中的能量通過二極管

6、D釋放給負載，使負載得到連續而穩定的能量，因二極管D使負載電流連續不斷，所以稱為續流二極管。在AB間的電壓平均值EAB可用下式表示： EAB=TON/T*E 式中TON為開關每次接通的時間，T為開關通斷的工作周期（即開關接通時間TON和關斷時間TOFF之和）。 由式可知，轉變開關接通時間和工作周期的比例，AB間電壓的平均值也隨之轉變，因此，隨著負載及輸入電源電壓的變化自動調整TON和T的比例便能使輸出電壓V0維持不變。轉變接通時間TON和工作周期比例亦即轉變脈沖的占空比，這種方法稱為“時間比率把握”（Time Ratio Control,縮寫為TRC）。 按TRC把握原理，有三種方式： 一、脈

7、沖寬度調制（Pulse Width Modulation,縮寫為PWM） 開關周期恒定，通過轉變脈沖寬度來轉變占空比的方式。 二、脈沖頻率調制（Pulse Frequency Modulation,縮寫為PFM） 導通脈沖寬度恒定，通過轉變開關工作頻率來轉變占空比的方式。 三、混合調制 導通脈沖寬度和開關工作頻率均不固定，彼此都能轉變的方式，它是以上二種方式的混合。自激開關電源電路圖自激開關電源電路圖,STR41090電源屬于自激式并聯型開關電源，適應電網電壓力量為150-280V。振蕩過程C808上約300V直流電壓經R811加到N801的(2)腳內部開關管的B極，同時經T802的（1）、（

8、3）繞組加到N801的（3）腳內部開關管的C極，開關管開頭導通，電流流過T802的（1）、（3）繞組，在（1）、（3）繞組產生感應電壓，極性為（3）正（1）負，經耦合，在（6）、（7）繞組也產生感應電壓，極性為（7）正（6）負，此正反饋電壓經C819、R817、R816送回到N801的（2）腳，使開關管電流進一步增大，雪崩的過程使開關管快速飽和。開關管飽和期間，T802（1）、（3）繞組的電流線性增大，VD821、VD822截止，T802儲存磁場能量。由于C819不斷被充電，使N801的（2）腳電壓不斷下降，到某一時刻，N802（2）腳上的電壓不能維持內部開關管的飽和，開關管退出飽和狀態，C極

9、電流減小，T802各繞組的感應電壓極性全部翻轉，反饋繞組（6）、（7）腳的電壓極性為（6）正（7）負，經C819、R817、R816送到N801的（2）腳，使N801（2）腳電壓進一步減小，又一雪崩過程使開關管快速截止。開關管截止期間，VD821導通，在C822電容上形成112V電壓；VD822也導通，在C824電容上形成18V電壓，T802儲存的磁場能量被釋放。另一方面，C819上的電壓經R817、R816、VD812、VD813放電，同時300V電壓經R811給C819反向充電，這兩個因素使C819左端的電壓回升，即N801（2）腳的電壓回升，當（2）腳電壓上升0.6V以上時，開關管再次導

10、通，開頭下一周期的振蕩。穩壓電路穩壓電路由STR41090內部完成，T802的（5）、（6）腳為取樣繞組，經VD814整流、C817濾波，在C817上形成取樣電壓，在正常狀況下，C817上的電壓約為84V，若輸出電壓112V上升，則取樣電壓也必定上升，該取樣電壓經R815送到N801的(1)腳，通過內部調整，最終使輸出電壓穩定在112V。愛護電路R814、V801為開關管過流愛護電路，R814串在開關管E極與地之間，R814上的壓降反映了開關管電流的大小，在正常狀況下，R814上的電壓不能使V801導通，一旦開關管過流，R814上的壓降增大，使V801導通，N801的（2）腳被V801短路到地

11、，阻擋了開關管過流的可能。R812、C812為軟起動電路，利用C812兩端電壓不能突變的特點，每次開機瞬間，N801的（5）腳經R812瞬間接地，使內部開關管瞬間截止，以避開在開機瞬間開關管飽和時間過長而損壞。 自激開關電源電路圖二：1  簡介    開關電源是一種利用開關功率器件并通過功率變換技術而制成的直流穩壓電源.它具有體積小、重量輕、效率高、對電網電壓及頻率的變化適應性強、輸出電壓保持時間長、有利于計算機信息愛護等優點,因而廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備,是當今電子信息產業飛速進展不行缺少的一種電源.開關電源又被稱

12、為高效能節能電源,內部電路工作在高頻開關狀態,自身消耗的能量很低,一般電源效率可達80%左右,比一般線性穩壓電源提高一倍.目前生產的無工頻變壓器式中,開關電源仍舊接受脈沖寬調制器PWM或脈沖頻率調制器PFM的原理.本文依據PWM原理,利用開關管BU508A,結合實例介紹一種無工頻變壓器的反激隔離式的開關穩壓電源的設計.2  主要技術參數    輸入電壓:AC220V    輸入頻率:50Hz    輸入電壓范圍:AC165V-265V    輸出電壓:DC24V,2

13、A    輸出功率:48W3   工作原理    開關電源的工作原理如圖1所示,輸入電壓為AC220v,50Hz的溝通電,經過濾波,再由整流橋整流后變為直流,通過把握電路中開關管的導通和截止使高頻變壓器的一次測產生低壓高頻電壓,經由小功率高頻變壓器藕合到二次測,再經整流濾波,得到直流電壓輸出.為了使輸出電壓穩定,用了TL431取樣,將誤差經光耦合放大,通過PWM來把握開關管的導通與截止時間(即占空比),使得輸出電壓保持穩定        

14、;                                        圖1   開關電源的工作原理圖4  開關電源的設計    開關電源電

15、路圖如圖2所示.在此功率轉換電路中,接受單端反激式變換器,單端是由于其高頻變壓器的磁芯只工作在第一象限.按變壓器的副邊開關整流器二極管的接線方式不同,單端變換器可分為兩種:正激式與反激式.原邊主功率開關管與副邊整流管的開關狀態相反(開關管導通時,副邊的整流二極管截止)稱為單端反激式.當原邊加到高電平激勵脈沖使Q1導通,直流輸入高頻變壓器的原邊兩端,此時因副邊是上負下正,使整流二極管截止;當驅動脈沖為低電平使Q1截止,原邊兩端極性反向,使副邊繞組兩端變為上正下負,則整流二極管被正向導通,此后變壓器副邊的磁能向負載釋放.因此單端反激式變換器只是在原邊Q1導通時儲存能量,當它截止時才向負載釋放,故高

16、頻變壓器在開關過程中,既起變壓隔離作用,又是電感儲能元件.    在溝通電源的輸入端接入的電磁干擾濾波器,由共模扼流圈L1、C2和C3構成,C2和C3的中點應接地,用來抑制共模干擾.C1用來濾波,濾除串模干擾,電容量較大.鑒于開關管BU508A在關斷的瞬間,高頻變壓器的漏感會產生尖峰電壓,利用C8、R3和D1組成鉗位電路,C9的作用是濾除開關管集電極的尖峰電壓,打算自動重啟動頻率,C9和R4一起對把握回路進行補償,同時C9和R4還起原邊快速復位的作用,能有效的愛護開關管不被損壞.       &

17、#160;                                                 &

18、#160;               圖2   開關電源電路圖4.1 開關電源的開關把握部分    開關電源其核心是開關把握部分,主要工作過程是通過圖2中B點和C點電壓的凹凸來把握主功率開關管Q1導通和截止的時間(即占空比的大小).當Q1截止時A點為高電平,C5對Q1放電,使B點電位快速提高,使開關管Q1基極電位高于放射極,因而Q1飽和導通,并對C5進行充電.而此時的電流為變壓器原邊電流與Q1導通時的電流

19、之和,所以流經R5的電流值很大,C點電位上升,飽和導通使A點電位下降,Q1也就截止.    D2和D3作用是在Q1導通時,使C點電位不致很高,否則C5的放電時間過長,使Q1關斷時間toff過大,而Q1導通時間ton保持不變,這樣頻率變低.若Q1導通時C點提升太高時,才將Q1變為截止,此時D2和D3正向導通,C點的電位降低,使得C5放電時間很短就能將使Vb>Vc,使toff也很小,因而可以使頻率達到很高.4.2 PWM調整部分     Q1導通時,繞組N2上正下負,C10吸取剛放電時的尖峰電壓,防止二極管D10正向導通損

20、壞,D10正向導通,使B點電位上升,從而使Q1更快飽和導通.同時Q2導通,再使Q3也導通,B點電壓下降,原邊線圈電流減小至截止.這時N2邊為下正上負,D4和D5導通,Q4基極變為高電位,Q4導通,C點電位降低,截止時間變短,而TL431反饋電流使流入Q4基極的電流就會減小,C點電位就下降得慢,截止時間變長.Q1導通時,TL431反饋電流打算C點電位上升的快慢來達到穩壓的目的.C12是用來愛護Q3,在截止時反向峰值電壓過高,而損壞Q3.反饋把握就是將取樣電壓與基準電壓比較,轉化為電流,再經電流放大來調整ton與toff來把握占空比從而達到穩壓的目的.    

21、; R12是輸出電壓的最小負載,防止負載空載時電壓太高,用于提高輕載時的電壓調整率.C17可適當的降低誤差放大器的高頻增益.TL431的基準電壓與輸出電壓Vo比較,在R14形成誤差電壓,從而使IC1的二極管產生不同的電流.R14是IC1二極管的限流電阻.誤差放大的頻率應由R13、R16、VR和C17打算.由C14和R10構成的RC吸取網絡,能消退高頻自激振蕩,減小射頻干擾.4.3 高頻變換器部分    由于高頻變壓器原邊在單位時間里供應的功率與ton的平方和頻率成正比、與輸入原邊直流電壓的平方成正比,與原邊繞組匝數成反比,若不考慮變壓器的消耗,由能量守恒可得變壓器副邊功率,即輸出的功率與變壓器副邊匝數,以及負載無關,只由原邊供應的功率打算.因此要得到不同的輸出功率,就只有靠轉變高頻變壓器原邊的功率.轉變ton對輸出功率的影響最大,但受到磁通復位條件的限制不宜較大的轉變,要轉變輸入原邊的直流電壓,只能轉變前面電路的