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菠菜导航网开关电源根底常识-开关电源事情道理及各功用电路图阐发-KIA MOS管
浏览: 发布日期:2021-10-13

  电竞菠菜开关形式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交流式电源、开关变更器,是一种高频化电能转换安装,是电源供给器的一种。其功用是将一个位准的电压,透过不怜悯势的架构转换为用户端所需要的电压或电流。开关电源的输入多数是交换电源(比方市电)或是直流电源,而输出多数是需求直流电源的装备,比方小我私家电脑,而开关电源就停止二者之间电压及电流的转换。

  开关电源产物普遍使用于产业主动化掌握、兵工装备、科研装备、LED照明、工控装备、通信装备、电力装备、仪器仪表、医疗装备、半导体系体例冷制热、氛围污染器,电子冰箱,液晶显现器,LED灯具,通信装备,视听产物,安防监控,LED灯带,电脑机箱,数码产物以及仪器类等范畴。

  1、 开关电源的电路构成[/b]:开关电源的次要电路是由输入电磁滋扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变更电路、PWM电路、输出整流滤波电路构成。帮助电路有输入过欠压庇护电路、输出过欠压庇护电路、输出过流庇护电路、输出短路庇护电路等。

  ① 防雷电路:当有雷击,发生低压经电网导入电源时,由MOV一、MOV二、MOV3:F一、F二、F三、FDG1构成的电路停止庇护。当加在压敏电阻两头的电压超越其事情电压时,其阻值低落,使低压能量耗损在压敏电阻上,若电流过大,F一、F二、F3会销毁庇护后级电路。

  ② 输入滤波电路:C一、L一、C二、C3构成的双π型滤波收集次要是对输入电源的电磁噪声及杂波旌旗灯号停止抑止,避免对电源滋扰,同时也避免电源自己发生的高频杂波对电网滋扰。当电源开启霎时,要对C5充电,因为霎时电流大,加RT1(热敏电阻)就可以有用的避免浪涌电流。因瞬时能量全耗损在RT1电阻上,必然工夫后温度降低后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时候它耗损的能量十分小,后级电路可一般事情。

  ③ 整流滤波电路:交换电压经BRG1整流后,经C5滤波后获患上较为纯洁的直流电压。若C5容质变小,输出的交换纹波将增大。

  ① 输入滤波电路:C一、L一、C2构成的双π型滤波收集次要是对输入电源的电磁噪声及杂波旌旗灯号停止抑止,避免对电源滋扰,同时也避免电源自己发生的高频杂波对电网滋扰。C三、C4为安规电容,L二、L3为差模电感。

  ② R一、R二、R三、Z一、C六、Q一、Z二、R四、R五、Q二、RT一、C7构成抗浪涌电路。在起机的霎时,因为C6的存在Q2不导通,电流经RT1组成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。假如C8泄电或后级电路短路征象,在起机的霎时电流在RT1上发生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的工夫销毁,以庇护后级电路。

  一、 MOS管的事情道理:今朝使用最普遍的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是操纵半导体外表的电声效应停止事情的。也称为外表场效应器件。因为它的栅极处于不导电形态,以是输入电阻能够大猛进步,最高可达105欧姆,MOS管是操纵栅源电压的巨细,来改动半导体外表感生电荷的多少,从而掌握漏极电流的巨细。

  R四、C三、R五、R六、C四、D一、D2构成缓冲器,以及开关MOS管并接,使开关管电压应力削减,EMI削减,不发作二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易发生尖峰电压以及尖峰电流,这些元件组合一同,能很好地吸取尖峰电压以及电流。从R3测患上的电流峰值旌旗灯号到场以后事情周波的占空比掌握,因而是以后事情周波的电流限定。当R5上的电压到达1V时,UC3842截至事情,开关管Q1立刻关断 。 R1以及Q1中的结电容CGS、CGD一同构成RC收集,电容的充放电间接影响着开关管的开关速率。R1太小,易惹起振荡,电磁滋扰也会很大;R1过大,会低落开关管的开关速率。Z1凡是将MOS管的GS电压限定在18V下列,从而庇护了MOS管。

  Q1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,Q1导通工夫越长,变压器所贮存的能量也就越多;当Q1停止时,变压器经由过程D一、D二、R五、R四、C3开释能量,同时也到达了磁场复位的目标,为变压器的下一次存储、通报能量做好了筹办。IC按照输出电压以及电流时辰调解着⑥脚锯形波占空比的巨细,从而不变了整机的输出电流以及电压。 C4以及R6为尖峰电压吸取回路。

  T1为开关变压器,其初极以及次极的相位同相。D1为整流二极管,D2为续流二极管,R一、C一、R二、C2为削尖峰电路。L1为续流电感,C四、L二、C5构成π型滤波器。

  T1为开关变压器,其初极以及次极的相位同相。D1为整流二极管,D2为续流二极管,R一、C一、R二、C2为削尖峰电路。L1为续流电感,C四、L二、C5构成π型滤波器。

  四、事情道理:当变压器次级上端为正时,电流经C二、R五、R六、R7使Q2导通,电路组成回路,Q2为整流管。Q1栅极因为处于反偏而停止。当变压器次级下端为正时,电流经C三、R四、R2使Q1导通,Q1为续流管。Q2栅极因为处于反偏而停止。L2为续流电感,C六、L一、C7构成π型滤波器。R一、C一、R九、C4为削尖峰电路。

  二、事情道理: 当输出U0降低,经取样电阻R七、R八、R十、VR1分压后,U1③脚电压降低,当其超越U1②脚基准电压后U1①脚输出高电平,使Q1导通,光耦OT1发光二极管发光,光电三极管导通,UC3842①脚电位响应变低,从而改动U1⑥脚输出占空比减小,U0低落。 当输出U0低落时,U1③脚电压低落,当其低过U1②脚基准电压后U1①脚输出低电平,Q1不导通,光耦OT1发光二极管不发光,光电三极管不导通,UC3842①脚电位降低,从而改动U1⑥脚输出占空比增大,U0低落。循环往复,从而使输出电压连结不变。调理VR1可改动输出电压值。 反应环路是影响开关电源不变性的主要电路。如反应电阻电容错、漏、虚焊等,会发生自激振荡,毛病征象为:波形非常,空、满载振荡,输出电压不不变等。

  一、在输出端短路的状况下,PWM掌握电路可以把输出电流限定在一个宁静范畴内,它能够用多种办法来完成限流电路,当功率限流在短路时不起感化时,只要另增设一部门电路。

  当输出电路短路,输出电压消逝,光耦OT1不导通,UC3842①脚电压回升至5V阁下,R1与R2的分压超越TL431基准,使之导通,UC3842⑦脚VCC电位被拉低,IC截至事情。菠菜导航网UC3842截至事情后①脚电位消逝,TL431不导通UC3842⑦脚电位回升,UC3842从头启动,循环往复。当短路征象消逝后,电路能够主动规复成一般事情形态。

  当输出短路,UC3842①脚电压回升,U1 ③脚 电位高于②脚时,比力器翻转①脚输出高电位,给 C1充电,当C1两头电压超越⑤脚基准电压时 U1⑦脚输出低电位,UC3842①脚低于1V,UCC3842 截至事情,输出电压为0V,循环往复,当短路 消逝后电路一般事情。R二、C1是充放电工夫常数, 阻值不合错误时短路庇护不起感化。

  当输出电路短路或过流,变压器原边电流增大,R3 两头电压降增大,③脚电压降低,UC3842⑥脚输出占空 比逐步增大,③脚电压超越1V时,UC3842封闭无输出。

  有着功耗小,但本钱高以及电路较为庞大,其事情原 理简述以下: 输出电路短路或电流过大,TR1次级线圈感 应的电压就越高,当UC3842③脚超越1伏,UC3842 截至事情,循环往复,当短路或过载消逝,电路自行规复。

  上图是常见的输出端限流庇护电路,其事情道理简述如上图:当输出电流过大时,RS(锰铜丝)两头电压回升,U1③脚电压高于②脚基准电压,U1①脚输出高电压,Q1导通,光耦发作光电效应,UC3842①脚电压低落,输出电压低落,从而到达输出过载限流的目标。

  输出过压庇护电路的感化是:当输出电压超越设想值时,把输出电压限制在一宁静值的范畴内。当开关电源外部稳压环路呈现毛病大概因为用户操纵不妥惹起输出过压征象时,过压庇护电路停止庇护以避免破坏后级用电装备。

  如上图,当Uo1输出降低,稳压管(Z3)击穿导通,可控硅(SCR1)的掌握端获患上触发电压,因而可控硅导通。Uo2电压对地短路,过流庇护电路或短路庇护电路就会事情,截至全部电源电路的事情。当输出过压征象解除了,可控硅的掌握端触发电压经由过程R对地泄放,可控硅规复断开形态

  如上图,当Uo有过压征象时,稳压管击穿导通,经光耦(OT2)R6到地发生电流流过,光电耦合器的发光二极管发光,从而使光电耦合器的光敏三极管导通。Q1基极患上电导通, 3842的③脚电低落,使IC封闭,截至全部电源的事情,Uo为零,循环往复,。

  三、输出限压庇护电路: 输出限压庇护电路以下图,当输出电压降低,稳压管导通光耦导通,Q1基极有驱动电压而道通,UC3842③电压降低,输出低落,稳压管不导通,UC3842③电压低落,输出电压降低。循环往复,输出电压将不变在一范畴内(取决于稳压管的稳压值)。

  输入电压经L一、L二、L3等构成的EMI滤波器,BRG1整流一起送PFC电感,另外一起经R一、R2分压后送入PFC作为输入电压的取样,用以调解掌握旌旗灯号的占空比,即改动Q1的导通以及关断工夫,不变PFC输出电压。L4是PFC电感,它在Q1导通时贮存能量,在Q1关断时施放能量。D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管,C六、C7滤波。PFC电压一起送后级电路,另外一起经R三、R4分压后送入PFC作为PFC输出电压的取样,用以调解掌握旌旗灯号的占空比,不变PFC输出电压。

  AC输入以及DC输入的开关电源的输入过欠压庇护道理大抵不异。庇护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压。 取样电压分为两路,一起经R一、R二、R三、R4分压后输入比力器3脚,如取样电压高于2脚基准电压,比力器1脚输出高电平去掌握主使其关断,电源无输出。另外一起经R七、R八、R九、R10分压后输入比力器6脚,如取样电抬高于5脚基准电压,比力器7脚输出高电平去掌握主使其关断,电源无输出。