开关电源原理图精讲pdf

来源：极速体育极速体育直播NBA季前赛    发布时间：2023-11-20 23:46:58

  开关电源原理（希望能帮到同行的你更加深入的了解开关电源，温故而知新吗！！） 一、 开关电源的电路组成[/b]：： 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅 助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下：

  当输出短路，UC3842①脚电压上升,U1 ③脚 电位高于②脚时，比较器翻转①脚输出高电位，给 C1 充电，当 C1 两端电压超过⑤脚基准电压时 U1⑦脚输出低电位，UC3842①脚低于 1V，UCC3842 停止工作，输出电压为 0V，周而复始，当短路 消失后电路正常工作。R2、C1 是充放电时间常数， 阻值不对时短路保护不起作用。 4、 下图是常见的限流、短路保护电路。其工作原理简述如下：

  2、工作原理： 输入电压经 L1、L2、L3 等组成的 EMI 滤波器，BRG1 整流一路送 PFC 电感，另一路经 R1、R2 分压后送入 PFC 控制器作为输入电压 的取样，用以调整控制信号的占空比，即改变 Q1 的导通和关断时间，稳定 PFC 输出电压。L4 是 PFC 电感，它在 Q1 导通时储存能量， 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 电压一路送后级电路，另一路经 R3、R4 分压 后送入 PFC 控制器作为 PFC 输出电压的取样，用以调整控制信号的占空比，稳定 PFC 输出电压。 十、输入过欠压保护： 1、 原理图：

  5、有驱动变压器的功率变换电路：T2 为驱动变压器，T1 为开关变压器，TR1 为电流环。

  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 组成 π 型滤波器。 2、 反激式整流电路：

  上图是常见的输出端限流保护电路，其工作原理简述如上图：当输出电流过大时，RS（锰铜丝）两端电压上升，U1③脚电压高于②脚基 准电压，U1①脚输出高电压，Q1 导通，光耦发生光电效应，UC3842①脚电压降低，输出电压降低，进而达到输出过载限流的目的。

  八、输出过压保护电路的原理： 输出过压保护电路的作用是：当输出电压超出原有设计值时，把输出电压限定在一安全值的范围内。当开关电源内部稳压环路发生故障或者 由于用户操作不当引起输出过压现象时，过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备。应用最为普遍的过压保护电路有如下几种： 1、可控硅触发保护电路：

  反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振 荡，输出电压不稳定等。 由于版面有限，还有很多没上传，有空会上传上去。如果你急需要看全文的话，可以留个邮箱。

  六、短路保护电路： 1、在输出端短路的情况下，PWM 控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内，它可以用多种方法来实现限流电路，当功率限流在 短路时不起作用时，只有另增设一部分电路。 2、短路保护电路通常有两种，下图是小功率短路保护电路，其原理简述如下：

  当输出电路短路或过流，变压器原边电流增大，R3 两端电压降增大，③脚电压升高，UC3842⑥脚输出占空 比逐渐增大，③脚电压超过 1V 时，UC3842 关闭无输出。 5、下图是用电流互感器取样电流的保护电路，

  有 着功耗小，但成本高和电路较为复杂，其工作原 理简述如下： 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脚超过 1 伏，UC3842 停止工作，周而复始，当短路或过载消失，电路自行恢复。 七、输出端限流保护：]：

  虚线框 A 内的零件组成电池启动和关断电路；虚线框 B 为电池充电线性稳压电路；虚线框 C 为电子开关电路；虚线框 D 为电池充电电流

  限制电路。 2、 电池启动原理： 输入电压由 INPUT 和 AGND 端输入，分为三路。第一路经 D7 直接送后级和电池启动、关断电路。R28、R27、R26 分压后的电压使 U3 导通（此电压在设计时已计算好了，正常工作时高于 2.5V），光藕 OT1 导通。R25 为 U3 提供工作电压，R23、R24 为光藕的限流 及保护电阻。 光藕导通后电源经 R22、OT1、D9 给 Q4 提供基极偏置电压，Q4 导通，R21 为 Q4 的下偏置电阻。继电器 RLY1-A 的线圈中有电流流 过，继电器触点 RLY1-B 吸合，将电池 BAT 接入电路中。D4 为阻止在 Q4 关断时继电器线圈产生的电动势影响后级电路，D5 为防止在 Q4 关断时继电器线圈产生的电动势损坏 Q4，将继电器线、 电池充电稳压原理： 在通电的初期，由于 Q3 没有偏置而不导通，D3 的正端无电压。电源经 R1 降压 Z1 稳压后给 U1 和 U2 提供工作电压。R2、U1 组成基 准电压，R13、R4、R5、R6、VR1 组成电池电压检测电路，当 U2②脚检测电压低于③脚电压时，其①脚输出高电平，经 R14 给 Q2 提 供偏置电压，Q2 导通、Q3 也跟着导通，电源经 Q3、D3、继电器触点 RLY1-B、F1 给电池 BAT 充电。 当 U2②脚检测电压高于③脚电压时，其①脚输出低电平，Q2 失去偏置电压而截止，Q3 截止，D3 的正端无电压，其负极电压下降，U2 ②脚检测电压也跟着下降，当 U2②脚检测电压低于③脚电压时，其①脚输出高电平，Q2、Q3 导通继续充电，如此周而复始，使 D3 的 负端电压维持在某一设定值。调节 VR1 能改变充电电压值。 4、 电池充电限流原理：

  3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2 组成缓冲器，和开关 MOS 管并接，使开关管电压应力减少，EMI 减少，不发生二次击穿。在开关管 Q1 关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从 R3 测得的电流峰值 信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当 R5 上的电压达到 1V 时，UC3842 停止工作，开关管 Q1 立 即关断 。 R1 和 Q1 中的结电容 CGS、CGD 一起组成 RC 网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1 过小，易引起振荡，电磁干扰也 会很大；R1 过大，会降低开关管的开关速度。Z1 通常将 MOS 管的 GS 电压限制在 18V 以下，从而保护了 MOS 管。 Q1 的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1 导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多；当 Q1 截止时，变压器通过 D1、 D2、R5、R4、C3 释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。IC 依据输出电压和电流时 刻调整着⑥脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输出电流和电压。 C4 和 R6 为尖峰电压吸收回路。 4、推挽式功率变换电路： Q1 和 Q2 将轮流导通。

  图 A 的工作原理是，当输出电压 Uo 升高，稳压管导通，光耦导通，Q2 基极得电导通，由于 Q2 的导通 Q1 基极电压降低也导通，Vcc 电压经 R1、Q1、R2 使 Q2 始终导通，UC3842③脚始终是高电平而停止工作。在图 B 中，UO 升高 U1③脚电压升高，①脚输出高电平， 由于 D1、R1 的存在，U1①脚始终输出高电平 Q1 始终导通，UC3842①脚始终是低电平而停止工作。 九、功率因数校正电路（PFC）： 1、原理示意图：

  二、 输入电路的原理及常见电路[/b]：： 1、AC 输入整流滤波电路原理：

  ① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由 MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在 压敏电阻两头的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3 组成的双 π 型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同 时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对 C5 充电，由于瞬间电流大，加 RT1（热敏电阻）就能有效的防

  当输出电路短路，输出电压消失，光耦 OT1 不导通，UC3842①脚电压上升至 5V 左右，R1 与 R2 的分压超过 TL431 基准，使之导通， UC3842⑦脚 VCC 电位被拉低，IC 停止工作。UC3842 停止工作后①脚电位消失，TL431 不导通 UC3842⑦脚电位上升，UC3842 重新 启动，周而复始。当短路现象消失后，电路能自动恢复成正常工作状态。 3、下图是中功率短路保护电路，其原理简述如下：

  三、 功率变换电路[/b]：： 1、 MOS 管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是 MOSFET（MOS 管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称 为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大幅度提高，最高可达 105 欧姆，MOS 管是利用栅源电压的大小， 来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、 常见的原理图：

  2、工作原理： 当输出 U0 升高，经取样电阻 R7、R8、R10、VR1 分压后，U1③脚电压升高，当其超过 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脚电位相应变低，从而改变 U1⑥脚输出占空比减小，U0 降低。 当输出 U0 降低时，U1③脚电压降低，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脚电位升高，从而改变 U1⑥脚输出占空比增大，U0 降低。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节 VR1 可改变输出电压值。

  如上图，当 Uo 有过压现象时，稳压管击穿导通，经光耦（OT2）R6 到地产生电流流过，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脚电降低，使 IC 关闭，停止整个电源的工作，Uo 为零，周而复始，。 3、输出限压保护电路： 输出限压保护电路如下图，当输出电压升高，稳压管导通光耦导通，Q1 基极有驱动电压而道通，UC3842③电压升高，输出降低，稳压 管不导通，UC3842③电压降低，输出电压升高。周而复始，输出电压将稳定在一范围内（取决于稳压管的稳压值）。

  如上图，当 Uo1 输出升高，稳压管（Z3）击穿导通，可控硅（SCR1）的控制端得到触发电压，因此可控硅导通。Uo2 电压对地短路， 过流保护电路或短路保护电路就会工作，停止整个电源电路的工作。当输出过压现象排除，可控硅的控制端触发电压通过 R 对地泄放， 可控硅恢复断开状态。 2、光电耦合保护电路：

  ① 输入滤波电路：C1、L1、C2 组成的双 π 型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防 止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3 为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7 组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于 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。如果 C8 漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在 RT1 上产生的压 降增大，Q1 导通使 Q2 没有栅极电压不导通，RT1 将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。

  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 组成 π 型滤波器。 3、 同步整流电路：

  工作原理：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 栅极由于处于反偏而截 止。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 栅极由于处于反偏而截止。L2 为续流电感，C6、 L1、C7 组成 π 型滤波器。R1、C1、R9、C4 为削尖峰电路。 五、 稳压环路原理[/b]： 1、反馈电路原理图：

  止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在 RT1 电阻上，一段时间后温度上升后 RT1 阻值减小（RT1 是负温系数元件），这时它消耗的能量非 常小，后级电路可正常工作。 ③ 整流滤波电路：交流电压经 BRG1 整流后，经 C5 滤波后得到较为纯净的直流电压。若 C5 容量变小，输出的交流纹波将增大。 2、 DC 输入滤波电路原理：

  2、 工作原理： AC 输入和 DC 输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。保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，一路经 R1、R2、R3、R4 分压后输入比较器 3 脚，如取样电压高于 2 脚基准电压，比较器 1 脚输出高电平去控制主 控制器使其关断，电源无输出。另一路经 R7、R8、R9、R10 分压后输入比较器 6 脚，如取样电压低于 5 脚基准电压，比较器 7 脚输出 高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。 十一、电池管理： 1、 电池管理原理图：