一、开关电源的电路构成

开关电源的首要电路是由输入电磁搅扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变更电路、PWM节制器电路、输入整流滤波电路构成。赞助电路有输入过欠压掩护电路、输入过欠压掩护电路、输入过流掩护电路、输入短路掩护电路等。

开关电源的电路构成方框图以下：

二、输入电路的道理及罕见电路

1、AC输入整流滤波电路道理：

①、防雷电路：当有雷击，发生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1构成的电路遏制掩护。当加在压敏电阻两头的电压跨越其任务电压时，其阻值下降，使高压能量耗损在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会销毁掩护后级电路。

②、输入滤波电路：C1、L1、C2、C3构成的双π型滤波收集首要是对输入电源的电磁噪声及杂波旌旗灯号遏制按捺，避免对电源搅扰，同时也避免电源自身发生的高频杂波对电网搅扰。当电源开启刹时，要对C5充电，因为刹时电流大，加RT1（热敏电阻）就能够或许有用的避免浪涌电流。因刹时能量全耗损在RT1电阻上，必然时候后温度下降后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时候候候它耗损的能量很是小，后级电路可普通任务。

③、整流滤波电路：交换电压经BRG1整流后，经C5滤波后获得较为纯洁的直流电压。若C5容量变小，输入的交换纹波将增大。

2、DC输入滤波电路道理：

①、输入滤波电路：C1、L1、C2构成的双π型滤波收集首要是对输入电源的电磁噪声及杂波旌旗灯号遏制按捺，避免对电源搅扰，同时也避免电源自身发生的高频杂波对电网搅扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。

②、R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7构成抗浪涌电路。在起机的刹时，因为C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。若是C8泄电或后级电路短路景象，在起机的刹时电流在RT1上发生的压降增大，Q1导通使Q2不栅极电压不导通，RT1将会在很短的时候销毁，以掩护后级电路。

三、功率变更电路

1、MOS管的任务道理：今朝操纵最遍及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遏制任务的。也称为外表场效应器件。因为它的栅极处于不导电状况，以是输入电阻能够或许大大进步，最高可达105欧姆，MOS管是操纵栅源电压的巨细，来转变半导体外表感生电荷的几多，从而节制漏极电流的巨细。

2、罕见的道理图：

3、任务道理：

R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2构成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力削减，EMI削减，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易发生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地接收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值旌旗灯号到场以后任务周波的占空比节制，是以是以后任务周波的电流限制。当R5上的电压到达1V时，UC3842遏制任务，开关管Q1当即关断。R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起构成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，易引发振荡，电磁搅扰也会很大；R1过大，会下降开关管的开关速率。Z1凡是将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而掩护了MOS管。Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时候越长，变压器所贮存的能量也就越多；当Q1遏制时，变压器经由过程D1、D2、R5、R4、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按照输入电压和电流时辰调剂着⑥脚锯形波占空比的巨细，从而不变了零件的输入电流和电压。C4和R6为尖峰电压接收回路。

4、推挽式功率变更电路：

Q1和Q2将轮番导通。

5、有驱动变压器的功率变更电路：

T2为驱动变压器，T1为开关变压器，TR1为电流环。

四、输入整流滤波电路

1、正激式整流电路：

T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管，D2为续流二极管，R1、C1、R2、C2为削尖峰电路。L1为续流电感，C4、L2、C5构成π型滤波器。

2、反激式整流电路：

T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感，R2为假负载，C4、L2、C5构成π型滤波器。

3、同步整流电路：

任务道理：当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2为整流管。Q1栅极因为处于反偏而遏制。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极因为处于反偏而遏制。L2为续流电感，C6、L1、C7构成π型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。

五、稳压环路道理

1、反应电路道理图：

2、任务道理：

当输入U0下降，经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后，U1③脚电压下降，当其跨越U1②脚基准电压后U1①脚输入高电平，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，从而转变U1⑥脚输入占空比减小，U0下降。当输入U0下降时，U1③脚电压下降，当其低过U1②脚基准电压后U1①脚输入低电平，Q1不导通，光耦OT1发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842①脚电位下降，从而转变U1⑥脚输入占空比增大，U0下降。循环往复，从而使输入电压坚持不变。调理VR1可转变输入电压值。

反应环路是影响开关电源不变性的首要电路。如反应电阻电容错、漏、虚焊等，会发生自激振荡，毛病景象为：波形非常，空、满载振荡，输入电压不不变等。

六、开关式稳压电源的根基任务道理

开关式稳压电源接节制体例分为调宽式和调频式两种，在现实的操纵中，调宽式操纵得较多，在今朝开辟和操纵的开关电源集成电路中，绝大大都也为脉宽调制型。是以上面就首要先容调宽式开关稳压电源。

调宽式开关稳压电源的根基道理可参见下图。

对单极性矩形脉冲来讲，其直流均匀电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流均匀电压值就越高。直流均匀电压Ｕ。可由公式计较，

即Uo=Um×T1/T

式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。

从上式能够或许看出，当Um 与T 不变时，直流均匀电压Uo 将与脉冲宽度T1 成反比。如许，只要咱们想法使脉冲宽度随稳压电源输入电压的增高而变窄，就能够或许到达不变电压的目标。

七、开关式稳压电源的道理电路

1、根基电路

图二 开关电源根基电路框图

开关式稳压电源的根基电路框图如图二所示。

交换电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有必然脉动成分的直流电压，该电压进人高频变更器被转换成所需电压值的方波，最初再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

节制电路为一脉冲宽度调制器，它首要由取样器、比拟器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这局部电路今朝已集成化，制成了各类开关电源用集成电路。节制电路用来调剂高频开关元件的开关时候比例，以到达不变输入电压的目标。

２、单端反激式开关电源

单端反激式开关电源的典范电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变更器的磁芯仅任务在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ低级绕组的感到电压为上正下负，整流二极管VD1处于遏制状况，在低级绕组中贮存能量。当开关管VT1遏制时，变压器Ｔ低级绕组中存储的能量，经由过程次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输入。

单端反激式开关电源是一种本钱最低的电源电路，输入功率为20－100Ｗ，能够或许同时输入差别的电压，且有较好的电压调剂率。独一的错误谬误是输入的纹波电压较大，外特征差，合用于绝对牢固的负载。

单端反激式开关电源操纵的开关管VT1 蒙受的最大反向电压是电路任务电压值的两倍，任务频次在20－200kHz之间。

３、单规矩激式开关电源

单规矩激式开关电源的典范电路如图四所示。这类电路在情势上与单端反激式电路类似，但任务景象差别。当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时候候候电网向负载传递能量，滤波电感Ｌ贮存能量；当开关管VT1遏制时，电感Ｌ经由过程续流二极管VD3 持续向负载开释能量。

在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它能够或许将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为知足磁芯复位前提，即磁通成立和复位时候应相称，以是电路中脉冲的占空比不能大于５０％。因为这类电路在开关管VT1导通时，经由过程变压器向负载传递能量，以是输入功率规模大，可输入50－200 Ｗ的功率。电路操纵的变压器布局庞杂，体积也较大，正因为这个缘由，这类电路的现实操纵较少。

４、自激式开关稳压电源

自激式开关稳压电源的典范电路如图五所示。这是一种操纵间歇振荡电路构成的开关电源，也是今朝遍及操纵的根基电源之一。

当接入电源后在R1给开关管VT1供给启动电流，使VT1起头导通，其集电极电流Ic在L1中线性增添，在L2 中感到出使VT1 基极其正，发射极其负的正反应电压，使VT1 很快饱和。与此同时，感到电压给C1充电，跟着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐步变低，导致VT1加入饱和区，Ic 起头减小，在L2 中感到出使VT1 基极其负、发射极其正的电压，使VT1 敏捷遏制，这时候候候二极管VD1导通，高频变压器Ｔ低级绕组中的储能开释给负载。在VT1遏制时，L2中不感到电压，直流供电输人电压又经R1给C1反向充电，逐步进步VT1基极电位，使其从头导通，再次翻转到达饱和状况，电路就如许反复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器Ｔ的次级绕组向负载输入所需要的电压。

自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的两重作从，也省去了节制电路。电路中因为负载位于变压器的次级且任务在反激状况，具备输人和输入彼此断绝的长处。这类电路不只合用于大功率电源，亦合用于小功率电源。

５、推挽式开关电源

推挽式开关电源的典范电路如图六所示。它属于双端式变更电路，高频变压器的磁芯任务在磁滞回线的两侧。电路操纵两个开关管VT1和VT2，两个开关管在外鼓励方波旌旗灯号的节制下瓜代的导通与遏制，在变压器Ｔ次级统组获得方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。

这类电路的长处是两个开关管轻易驱动，首要错误谬误是开关管的耐压要到达两倍电路峰值电压。电路的输入功率较大，普通在100-500 Ｗ规模内。

６、降压式开关电源

降压式开关电源的典范电路如图七所示。当开关管VT1 导通时，二极管VD1 遏制，输人的整流电压经VT1和L向Ｃ充电，这一电流使电感Ｌ中的储能增添。当开关管VT1遏制时，电感Ｌ感到出左负右正的电压，经负载RL和续流二极管VD1开释电感Ｌ中存储的能量，保持输入直流电压不变。电路输入直流电压的凹凸由加在VT1基极上的脉冲宽度肯定。

这类电路操纵元件少，它同上面先容的别的两种电路一样，只要要操纵电感、电容和二极管便可完成。

７、升压式开关电源

升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管 VT1 导通时，电感Ｌ贮存能量。当开关管VT1 遏制时，电感Ｌ感到出左负右正的电压，该电压叠加在输人电压上，经二极管VD1向负载供电，使输入电压大于输人电压，构成升压式开关电源。

８、反转式开关电源

反转式开关电源的典范电路如图九所示。这类电路又称为起落压式开关电源。不管开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输入真个不变电压，电路均能普通任务。

当开关管 VT1 导通时，电感L 贮存能量，二极管VD1 遏制，负载RL靠电容C前次的充电电荷供电。当开关管VT1遏制时，电感Ｌ中的电流持续畅通，并感到出上负下正的电压，经二极管VD1向负载供电，同时给电容Ｃ充电。

以上先容了脉冲宽度调制式开关稳压电源的根基任务道理和各类电路范例，在现实操纵中，会有各类百般的现实节制电路，但不管如何，也都是在这些根本上成长出来的。

八、短路掩护电路

1、在输入端短路的环境下，PWM节制电路能够或许把输入电流限制在一个宁静规模内，它能够或许用多种体例来完成限流电路，当功率限流在短路时不起感化时，只要另增设一局部电路。

2、短路掩护电路凡是有两种，下图是小功率短路掩护电路，其道理简述以下：

当输入电路短路，输入电压消逝，光耦OT1不导通，UC3842①脚电压回升至5V摆布，R1与R2的分压跨越TL431基准，使之导通，UC3842⑦脚VCC电位被拉低，IC遏制任务。UC3842遏制任务后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。当短路景象消逝后，电路能够或许主动规复成普通任务状况。

3、下图是中功率短路掩护电路，其道理简述以下：

当输入短路，UC3842①脚电压回升,U1③脚电位高于②脚时，比拟器翻转①脚输入高电位，给C1充电，当C1两头电压跨越⑤脚基准电压时U1⑦脚输入低电位，UC3842①脚低于1V，UCC3842遏制任务，输入电压为0V，循环往复，当短路消逝后电路普通任务。R2、C1是充放电时候常数，阻值错误时短路掩护不起感化。

4、下图是罕见的限流、短路掩护电路。其任务道理简述以下：

当输入电路短路或过流，变压器原边电流增大，R3两头电压降增大，③脚电压下降，UC3842⑥脚输入占空比逐步增大，③脚电压跨越1V时，UC3842封闭无输入。

5、下图是用电流互感器取样电流的掩护电路，有着功耗小，但本钱高和电路较为庞杂，其任务道理简述以下：

输入电路短路或电流过大，TR1次级线圈感到的电压就越高，当UC3842③脚跨越1伏，UC3842遏制任务，循环往复，当短路或过载消逝，电路自行规复。

九、输入端限流掩护

上图是罕见的输入端限流掩护电路，其任务道理简述如上图：当输入电流过大时，RS（锰铜丝）两头电压回升，U1③脚电压高于②脚基准电压，U1①脚输入高电压，Q1导通，光耦发生光电效应，UC3842①脚电压下降，输入电压下降，从而到达输入过载限流的目标。

十、输入过压掩护电路的道理

输入过压掩护电路的感化是：当输入电压跨越设想值时，把输入电压限制在一宁静值的规模内。当开关电源外部稳压环路呈现毛病或因为用户操纵不妥引发输入过压景象时，过压掩护电路遏制掩护以避免破坏后级用电装备。操纵最为遍及的过压掩护电路有以下几种：

1、可控硅触发掩护电路：

如上图，当Uo1输入下降，稳压管（Z3）击穿导通，可控硅（SCR1）的节制端获得触发电压，是以可控硅导通。Uo2电压对地短路，过流掩护电路或短路掩护电路就会任务，遏制全部电源电路的任务。当输入过压景象解除，可控硅的节制端触发电压经由过程R对地泄放，可控硅规复断开状况。

2、光电耦合掩护电路：

如上图，当Uo有过压景象时，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基极得电导通，3842的③脚电下降，使IC封闭，遏制全部电源的任务，Uo为零，循环往复，。

3、输入限压掩护电路：

输入限压掩护电路以下图，当输入电压下降，稳压管导通光耦导通，Q1基极有驱动电压而道通，UC3842③电压下降，输入下降，稳压管不导通，UC3842③电压下降，输入电压下降。循环往复，输入电压将不变在一规模内（取决于稳压管的稳压值）。

4、输入过压锁死电路：

图A的任务道理是，当输入电压Uo下降，稳压管导通，光耦导通，Q2基极得电导通，因为Q2的导通Q1基极电压下降也导通，Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2一直导通，UC3842③脚一直是高电平而遏制任务。在图B中，UO下降U1③脚电压下降，①脚输入高电平，因为D1、R1的存在，U1①脚一直输入高电平Q1一直导通，UC3842①脚一直是低电平而遏制任务。正反应

十一、功率因数校订电路（PFC）

1、道理表示图：

2、任务道理：

输入电压经L1、L2、L3等构成的EMI滤波器，BRG1整流一起送PFC电感，另外一起经R1、R2分压后送入PFC节制器作为输入电压的取样，用以调剂节制旌旗灯号的占空比，即转变Q1的导通和关断时候，不变PFC输入电压。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，C6、C7滤波。PFC电压一起送后级电路，另外一起经R3、R4分压后送入PFC节制器作为PFC输入电压的取样，用以调剂节制旌旗灯号的占空比，不变PFC输入电压。

十二、输入过欠压掩护

1、道理图：

2、任务道理：

AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压掩护道理大抵不异。掩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R1、R2、R3、R4分压后输入比拟器3脚，如取样电压高于2脚基准电压，比拟器1脚输入高电平去节制主节制器使其关断，电源无输入。另外一起经R7、R8、R9、R10分压后输入比拟器6脚，如取样电压低于5脚基准电压，比拟器7脚输入高电平去节制主节制器使其关断，电源无输入。

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