開關(guān)電源的電路組成

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)電源的電路組成方框圖如下：

輸入電路的原理及常見電路

1,、AC 輸入整流濾波電路原理：

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。

2,、 DC 輸入濾波電路原理：

①輸入濾波電路：C1,、L1,、C2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,。C3、C4 為安規(guī)電容,，L2,、L3為差模電感。

② R1,、R2,、R3、Z1,、C6,、Q1、Z2,、R4,、R5、Q2,、RT1,、C7組成抗浪涌電路。在起機(jī)的瞬間,，由于 C6的存在Q2不導(dǎo)通,，電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當(dāng)C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時Q2導(dǎo)通,。如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象,，在起機(jī)的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大，Q1導(dǎo)通使 Q2沒有柵極電壓不導(dǎo)通,，RT1將會在很短的時間燒毀,，以保護(hù)后級電路。

功率變換電路

1,、 MOS管的工作原理：

目前應(yīng)用廣泛的絕緣柵場效應(yīng)管是MOSFET（MOS管）,，是利用半導(dǎo)體表面的電聲效應(yīng)進(jìn)行工作的。也稱為表面場效應(yīng)器件,。由于它的柵極處于不導(dǎo)電狀態(tài),，所以輸入電阻可以大大提高，zui高可達(dá)105歐姆,，MOS管是利用柵源電壓的大小,，來改變半導(dǎo)體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。

2,、常見的原理圖：

3,、工作原理：

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。

4,、推挽式功率變換電路：

Q1和Q2將輪流導(dǎo)通,。

5、有驅(qū)動變壓器的功率變換電路：

T2為驅(qū)動變壓器,，T1為開關(guān)變壓器,，TR1為電流環(huán)。

輸出整流濾波電路

1,、正激式整流電路：

T1為開關(guān)變壓器,，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管,，D2為續(xù)流二極管,，R1、C1,、R2,、C2為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感,，C4,、L2、C5組成π型濾波器,。

2,、反激式整流電路：

T1為開關(guān)變壓器，其初極和次極的相位相反,。D1為整流二極管,，R1、C1為削尖峰電路,。L1為續(xù)流電感,，R2為假負(fù)載，C4,、L2,、C5組成π型濾波器。

3、同步整流電路：

工作原理：當(dāng)變壓器次級上端為正時,，電流經(jīng) C2,、R5、R6,、R7使Q2導(dǎo)通,，電路構(gòu)成回路，Q2 為整流管,。Q1柵極由于處于反偏而截止,。當(dāng)變壓器次級下端為正時，電流經(jīng)C3,、R4,、R2使 Q1導(dǎo)通,，Q1為續(xù)流管,。Q2柵極由于處于反偏而截止。L2為續(xù)流電感,，C6,、L1、C7組成π 型濾波器,。R1,、C1、R9,、C4為削尖峰電路,。

穩(wěn)壓環(huán)路原理

1、反饋電路原理圖：

2,、工作原理：

當(dāng)輸出 U0升高,，經(jīng)取樣電阻R7、R8,、R10,、VR1分壓后，U1③腳電壓升高,，當(dāng)其超過U1②腳基準(zhǔn)電壓后 U1①腳輸出高電平,，使Q1導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管發(fā)光,，光電三極管導(dǎo)通,，UC3842①腳電位相應(yīng)變低，從而改變U1⑥腳輸出占空比減小,，U0降低,。當(dāng)輸出 U0降低時，U1③腳電壓降低，當(dāng)其低過U1②腳基準(zhǔn)電壓后U1①腳輸出低電平,，Q1不導(dǎo)通,，光耦OT1發(fā)光二極管不發(fā)光，光電三極管不導(dǎo)通,，UC3842①腳電位升高,，從而改變U1⑥腳輸出占空比增大，U0降低,。周而復(fù)始,，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。調(diào)節(jié)VR1可改變輸出電壓值,。

反饋環(huán)路是影響開關(guān)電源穩(wěn)定性的重要電路,。如反饋電阻電容錯、漏,、虛焊等,，會產(chǎn)生自激振蕩，故障現(xiàn)象為：波形異常,，空,、滿載振蕩，輸出電壓不穩(wěn)定等,。

短路保護(hù)電路

1,、在輸出端短路的情況下，PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個安全范圍內(nèi),，它可以用多種方法來實(shí)現(xiàn)限流電路,，當(dāng)功率限流在短路時不起作用時，只有另增設(shè)一部分電路,。 

2,、短路保護(hù)電路通常有兩種，下圖是小功率短路保護(hù)電路,，其原理簡述如下：

當(dāng)輸出電路短路,，輸出電壓消失，光耦OT1不導(dǎo)通,，UC3842①腳電壓上升至5V左右,，R1與R2的分壓超過TL431基準(zhǔn)，使之導(dǎo)通,，UC3842⑦腳VCC電位被拉低,，IC停止工作。UC3842停止工作后①腳電位消失,，TL431不導(dǎo)通UC3842⑦腳電位上升,，UC3842重新啟動,，周而復(fù)始。當(dāng)短路現(xiàn)象消失后,，電路可以自動恢復(fù)成正常工作狀態(tài),。 

3、下圖是中功率短路保護(hù)電路,，其原理簡述如下：

當(dāng)輸出短路,，UC3842①腳電壓上升,U1 ③腳電位高于②腳時，比較器翻轉(zhuǎn)①腳輸出高電位,，給 C1充電,，當(dāng)C1兩端電壓超過⑤腳基準(zhǔn)電壓時 U1⑦腳輸出低電位，UC3842①腳低于1V,，UCC3842 停止工作,，輸出電壓為0V，周而復(fù)始,，當(dāng)短路消失后電路正常工作,。R2、C1是充放電時間常數(shù),，阻值不對時短路保護(hù)不起作用,。 

4,、下圖是常見的限流,、短路保護(hù)電路。其工作原理簡述如下：

當(dāng)輸出電路短路或過流,，變壓器原邊電流增大,，R3 兩端電壓降增大，③腳電壓升高,，UC3842⑥腳輸出占空比逐漸增大,，③腳電壓超過1V時，UC3842關(guān)閉無輸出,。 

5,、下圖是用電流互感器取樣電流的保護(hù)電路，有著功耗小,，但成本高和電路較為復(fù)雜,，其工作原理簡述如下：

輸出電路短路或電流過大，TR1次級線圈感應(yīng)的電壓就越高,，當(dāng)UC3842③腳超過1伏,，UC3842停止工作，周而復(fù)始,，當(dāng)短路或過載消失,，電路自行恢復(fù),。

輸出端限流保護(hù)

上圖是常見的輸出端限流保護(hù)電路，其工作原理簡述如上圖：當(dāng)輸出電流過大時,，RS（錳銅絲）兩端電壓上升,，U1③腳電壓高于②腳基準(zhǔn)電壓，U1①腳輸出高電壓,，Q1導(dǎo)通,，光耦發(fā)生光電效應(yīng)，UC3842①腳電壓降低,，輸出電壓降低,，從而達(dá)到輸出過載限流的目的。

輸出過壓保護(hù)電路的原理

輸出過壓保護(hù)電路的作用是：當(dāng)輸出電壓超過設(shè)計(jì)值時,，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi),。當(dāng)開關(guān)電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障或者由于用戶操作不當(dāng)引起輸出過壓現(xiàn)象時，過壓保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)以防止損壞后級用電設(shè)備,。應(yīng)用為普遍的過壓保護(hù)電路有如下幾種：

1,、可控硅觸發(fā)保護(hù)電路：

如上圖，當(dāng)Uo1輸出升高,，穩(wěn)壓管（Z3）擊穿導(dǎo)通,，可控硅（SCR1）的控制端得到觸發(fā)電壓，因此可控硅導(dǎo)通,。Uo2電壓對地短路,，過流保護(hù)電路或短路保護(hù)電路就會工作，停止整個電源電路的工作,。當(dāng)輸出過壓現(xiàn)象排除,，可控硅的控制端觸發(fā)電壓通過R對地泄放，可控硅恢復(fù)斷開狀態(tài),。

2,、光電耦合保護(hù)電路：

如上圖，當(dāng)Uo有過壓現(xiàn)象時,，穩(wěn)壓管擊穿導(dǎo)通,，經(jīng)光耦（OT2）R6到地產(chǎn)生電流流過，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光,，從而使光電耦合器的光敏三極管導(dǎo)通,。Q1基極得電導(dǎo)通， 3842的③腳電降低,，使IC關(guān)閉,，停止整個電源的工作，Uo為零,，周而復(fù)始,。

3,、輸出限壓保護(hù)電路： 

輸出限壓保護(hù)電路如下圖，當(dāng)輸出電壓升高,，穩(wěn)壓管導(dǎo)通光耦導(dǎo)通,，Q1基極有驅(qū)動電壓而道通，UC3842③電壓升高,，輸出降低,，穩(wěn)壓管不導(dǎo)通，UC3842③電壓降低,，輸出電壓升高,。周而復(fù)始，輸出電壓將穩(wěn)定在一范圍內(nèi)（取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值）,。

4,、輸出過壓鎖死電路：

圖A的工作原理是，當(dāng)輸出電壓Uo升高,，穩(wěn)壓管導(dǎo)通,，光耦導(dǎo)通，Q2基極得電導(dǎo)通,，由于Q2的導(dǎo)通Q1基極電壓降低也導(dǎo)通,，Vcc電壓經(jīng)R1、Q1,、R2使Q2始終導(dǎo)通,，UC3842③腳始終是高電平而停止工作。在圖B中,，UO升高U1③腳電壓升高,，①腳輸出高電平,，由于D1,、R1的存在，U1①腳始終輸出高電平Q1始終導(dǎo)通,，UC3842①腳始終是低電平而停止工作,。正反饋？

功率因數(shù)校正電路（PFC）

1,、原理示意圖：

2,、工作原理：

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(diào)整控制信號的占空比,，即改變Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，穩(wěn)定PFC輸出電壓,。L4是PFC電感,，它在Q1導(dǎo)通時儲存能量，在Q1關(guān)斷時施放能量,。D1是啟動二極管,。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(diào)整控制信號的占空比，穩(wěn)定PFC輸出電壓,。

輸入過欠壓保護(hù)

1,、原理圖：

2、工作原理：

AC輸入和DC輸入的開關(guān)電源的輸入過欠壓保護(hù)原理大致相同,。保護(hù)電路的取樣電壓均來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(zhǔn)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(zhǔn)電壓，比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷,，電源無輸出,。