一、開關電源的電路組成

開關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電路、輸出過欠壓保護電路,、輸出過流保護電路,、輸出短路保護電路等。

開關電源的電路組成方框圖如下：

二,、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：當有雷擊,，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導入電源時,，由MOV1,、MOV2、MOV3：F1,、F2,、F3、FDG1組成的電路進行保護,。當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)絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,，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阻值減小（RT1是負溫系數(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)絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,，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(wěn)壓值時Q2導通。如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象,，在起機的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大,，Q1導通使Q2沒有柵極電壓不導通，RT1將會在很短的時間燒毀,，以保護后級電路,。

三、功率變換電路

1,、MOS管的工作原理：

目前應用zui廣泛的絕緣柵場效應管是MOSFET（MOS管）,，是利用半導體表面的電聲效應進行工作的。也稱為表面場效應器件,。由于它的柵極處于不導電狀態(tài),，所以輸入電阻可以大大提高，zui高可達105歐姆,，MOS管是利用柵源電壓的大小,，來改變半導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MOS管并接,，使開關管電壓應力減少,，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿,。在開關管Q1關斷時,，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前工作周波的占空比控制，因此是當前工作周波的電流限制,。當R5上的電壓達到1V時,，UC3842停止工作，開關管Q1立即關斷,。R1和Q1中的結電容CGS,、CGD一起組成RC網(wǎng)絡，電容的充放電直接影響著開關管的開關速度,。R1過小,，易引起振蕩，電磁干擾也會很大,；R1過大,，會降低開關管的開關速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下,，從而保護了MOS管,。Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當其占空比越大時,，Q1導通時間越長，變壓器所儲存的能量也就越多,；當Q1截止時,，變壓器通過D1、D2,、R5,、R4,、C3釋放能量，同時也達到了磁場復位的目的,，為變壓器的下一次存儲,、傳遞能量做好了準備。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為開關變壓器,，TR1為電流環(huán)。

四,、輸出整流濾波電路：

1,、正激式整流電路：

T1為開關變壓器，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為假負載,，C4,、L2、C5組成π型濾波器,。

3,、同步整流電路：

工作原理：當變壓器次級上端為正時,，電流經(jīng)C2、R5,、R6,、R7使Q2導通，電路構成回路,，Q2為整流管,。Q1柵極由于處于反偏而截止。當變壓器次級下端為正時,，電流經(jīng)C3,、R4、R2使Q1導通,，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,。

五、穩(wěn)壓環(huán)路原理

1,、反饋電路原理圖：

2,、工作原理：

當輸出U0升高，經(jīng)取樣電阻R7,、R8,、R10、VR1分壓后,，U1③腳電壓升高,，當其超過U1②腳基準電壓后U1①腳輸出高電平，使Q1導通,，光耦OT1發(fā)光二極管發(fā)光,，光電三極管導通，UC3842①腳電位相應變低,，從而改變U1⑥腳輸出占空比減小,，U0降低。當輸出U0降低時，U1③腳電壓降低,，當其低過U1②腳基準電壓后U1①腳輸出低電平，Q1不導通,，光耦OT1發(fā)光二極管不發(fā)光,，光電三極管不導通，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。

六,、短路保護電路

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現(xiàn)限流電路,，當功率限流在短路時不起作用時，只有另增設一部分電路,。

2,、短路保護電路通常有兩種，下圖是小功率短路保護電路,，其原理簡述如下：

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的分壓超過TL431基準，使之導通,，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不導通UC3842⑦腳電位上升,，UC3842重新啟動,，周而復始。當短路現(xiàn)象消失后,，電路可以自動恢復成正常工作狀態(tài),。

3、下圖是中功率短路保護電路,，其原理簡述如下：

當輸出短路,，UC3842①腳電壓上升,U1③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C1兩端電壓超過⑤腳基準電壓時U1⑦腳輸出低電位，UC3842①腳低于1V,，UCC3842停止工作,，輸出電壓為0V，周而復始,，當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不起作用,。

4、下圖是常見的限流,、短路保護電路,。其工作原理簡述如下：

當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關閉無輸出。

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

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

七,、輸出端限流保護

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

八,、輸出過壓保護電路的原理

輸出過壓保護電路的作用是：當輸出電壓超過設計值時，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi),。當開關電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障或者由于用戶操作不當引起輸出過壓現(xiàn)象時,，過壓保護電路進行保護以防止損壞后級用電設備。應用為普遍的過壓保護電路有如下幾種：

1,、可控硅觸發(fā)保護電路：

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

2,、光電耦合保護電路：

如上圖,，當Uo有過壓現(xiàn)象時，穩(wěn)壓管擊穿導通,，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通,。Q1基極得電導通,，3842的③腳電降低，使IC關閉，停止整個電源的工作,，Uo為零,，周而復始。

3,、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(wěn)壓管導通光耦導通,，Q1基極有驅(qū)動電壓而道通,，UC3842③電壓升高，輸出降低,，穩(wěn)壓管不導通,，UC3842③電壓降低，輸出電壓升高,。周而復始,，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,，當輸出電壓Uo升高，穩(wěn)壓管導通,，光耦導通,，Q2基極得電導通，由于Q2的導通Q1基極電壓降低也導通,，Vcc電壓經(jīng)R1,、Q1、R2使Q2始終導通,，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始終導通,，UC3842①腳始終是低電平而停止工作。正反饋,？

九,、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的導通和關斷時間,，穩(wěn)定PFC輸出電壓。L4是PFC電感,，它在Q1導通時儲存能量,，在Q1關斷時施放能量。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,。

十,、輸入過欠壓保護

1、原理圖：

2,、工作原理：

AC輸入和DC輸入的開關電源的輸入過欠壓保護原理大致相同,。保護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腳基準電壓，比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關斷,，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腳基準電壓,，比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關斷,，電源無輸出,。