開關(guān)電源電路,開關(guān)電源各功能電路,原理圖-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-09-30
開關(guān)電源的基本工作原理是通過開關(guān)管的開關(guān)動作，將輸入電壓切換為高頻脈沖信號。這個高頻脈沖信號經(jīng)過變壓器或電感器的變換和濾波電路的處理，最終得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。開關(guān)電源的輸出電壓可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和穩(wěn)定，以滿足不同設(shè)備的電源需求。
開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（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。輔助電路有輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。
開關(guān)電源可以根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，以下是幾種常見的分類方式：
1.按輸入電源類型分類分為：
AC-DC開關(guān)電源：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
DC-DC開關(guān)電源：將直流電轉(zhuǎn)換為另一種直流電壓。
2.按工作方式分類：
單端開關(guān)電源：只有一個開關(guān)管，適用于低功率應(yīng)用。
雙端開關(guān)電源：有兩個開關(guān)管，適用于高功率應(yīng)用。
3.按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類：
按照拓?fù)浯笾驴煞譃?Buck （降壓）、Boost（升壓）、Buck-Boost（降壓-升壓）、Flyback（反激）、Forward（正激）、Two-Transistor Forward（雙晶體管正激）、Push-Pull(推挽)、Half Bridge(半橋)、Full Bridge (全橋)等，這些分類方式只是其中的一部分，開關(guān)電源還可以根據(jù)其他特定的要求和應(yīng)用進(jìn)行更詳細(xì)的分類。
輸入電路原理圖
①防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F(xiàn)1、F2、F3 會燒毀保護(hù)后級電路。
②輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間，要對 C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減?。≧T1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常工作。
③整流濾波電路：交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。
功率變換電路原理圖
R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器，和開關(guān)MOS管并接，使開關(guān)管電壓應(yīng)力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。在開關(guān)管Q1關(guān)斷時，變壓器的原邊線圈易產(chǎn)生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，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與當(dāng)前工作周波的占空比控制，因此是當(dāng)前工作周波的電流限制。
當(dāng)R5上的電壓達(dá)到1V時，UC3842停止工作，開關(guān)管Q1立即關(guān)斷。R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)絡(luò)，電容的充放電直接影響著開關(guān)管的開關(guān)速度。R1過小，易引起振蕩，電磁干擾也會很大；R1過大，會降低開關(guān)管的開關(guān)速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護(hù)了MOS管。
Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當(dāng)其占空比越大時，Q1導(dǎo)通時間越長，變壓器所儲存的能量也就越多；當(dāng)Q1截止時，變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時也達(dá)到了磁場復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準(zhǔn)備。IC根據(jù)輸出電壓和電流時刻調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機(jī)的輸出電流和電壓。C4和R6為尖峰電壓吸收回路。
正激式開關(guān)電源
正激式開關(guān)電源中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但輸出功率很高，適用于100W－300W的開關(guān)電源，一般用在低壓，大電流的開關(guān)電源，應(yīng)用比較廣泛。
如圖所示，對于正激式開關(guān)電源具體是指當(dāng)開關(guān)管接通時，輸出變壓器充當(dāng)介質(zhì)直接耦合磁場能量，電能與磁能相互轉(zhuǎn)化，使輸入輸出同時進(jìn)行。在日常應(yīng)用中也存在不足：如需要增加反電動勢繞組（防止變壓器初級線圈產(chǎn)生的反電動勢把開關(guān)管擊穿），次級多加1個電感進(jìn)行儲能濾波，因此相比反激式開關(guān)電源而言其成本較高，而且正激式開關(guān)電源變壓器的體積要比反激式開關(guān)電源變壓器的體積大。
反激式開關(guān)電源
如圖所示，反激式開關(guān)電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出回路的開關(guān)電激，它的變壓器不僅起到變換電壓傳輸能量的作用，同時還起到儲能電感的作用，因此，反激式變壓器類似于電感的設(shè)計(jì)。電路比較簡單，容易控制，反激式在5W-100W的小功率方面應(yīng)用非常廣泛。
對于反激式開關(guān)電源，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器原邊電感電流上升，由于反激電路輸出線圈同名端相反，因此輸出二極管截止，變壓器儲存能量，負(fù)載由輸出電容進(jìn)行能量供應(yīng)，當(dāng)開關(guān)管截止時，變壓器原邊電感感應(yīng)電壓反向，此時輸出二極管導(dǎo)通，變壓器的能量通過二極管向負(fù)載供電，同時對電容充電。
由對比可知，正激的變壓器只有變壓功能，整體可以看成一個帶變壓器的buck電路。反激的變壓器可以看作一個帶變壓功能的電感，是一個buck-boost電路。
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