开关电源适配器各部分电路原理分析介绍

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开关电源适配器各部分电路原理分析介绍

1，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、输出整流滤波电路构成。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。
交流输入回路包含电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路电路；CN1为交流电源插座，F1(T3A250V)为3A,250V交流保险丝，RT1(471)为压敏电阻，具备防雷功能：当有雷击，导致高压经电网导入电源时当加在压敏电阻两边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会烧毁保护后级电路。RT2(471)为负温度系数热敏电阻，在开机瞬间，电容器对电源几乎呈短路状态，其干扰电流非常大，导致变压器过载。
串联上NTC热敏电阻，这种在开机瞬间，电容器的充电电流便受到NTC元件的限制。开机15S后，NTC元件升温相对稳定，其上的分压也慢慢降至0点几V。这种小的压降，可视此元件在完成软启动功能后为短接状态，不会干扰电器的正常运行。
CX1、L1、CX2、L2构成的双π型滤波输入电路,主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号
图1OB2269开关电源原理图
进行抑制，避免对电源干扰，同时也避免电源本身导致的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对CX1充电，由于瞬间电流大，加RT1（压敏电阻）就能有效的避免浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小，这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常运行，R1、R2为抗浪涌电阻。CX1、CX2为安规电容，L2、L3为共模电感。
交流电压经D1，D2，D3，D4整流后，经C1滤波后获得较为纯净的直流电压。若C1容量变小，输出的交流纹波将增大，电路中整流管使用快恢复二极管HER207，反向耐压800V，额定电流2A。RT1（5D-15）热敏电阻是为了防止电路中在开机的瞬间导致的浪涌电流,在电源输入电路中串接一个功率型NTC热敏电阻器,能有效地抑制开机时的浪涌电流,并且在完成抑制浪涌电流作用以后,由于通过其电流的持续作用,功率型NTC热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度,所以在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻器,是抑制开机时的浪涌,以确保电子产品免受损坏的较为简单而有效的措施。

2、功率变换电路
本电源适配器选用反激式开关变压器，具体有变压器T1，开关MOS管Q1（20N60），驱动芯片U11（OB2269），肖特基整流管D8、D9，D10（MBR20100CT），反激式开关变压器在开关管启用期间存储电能，在开关管关断期间向负载解释放电能，图中R3、R4、C2、D5组成RCD吸收回路，在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易造成尖峰电压和尖峰电流，这些元器件结合一起，能有效地吸收尖峰电压和电流，消耗变压器的漏感电能，防止开关MOS管上形成很大的尖峰电压，从而起到保护开关管的作用。
OB2269的1脚为接地，2脚为反馈信号输入端，3脚为起动电压输入端，4脚为振荡电阻连接端，5脚为过热检测信号输入端，6脚为过流检测信号输入端，7脚为起动正常后的电源输入端，8脚为开关管驱动信号输出端。图1所示电路中R5（1M5/2W）为OB2269的起动电阻，220V交流电经整流后得到300V左右的直流电压经R5和C4滤波给OB2269提供15V左右的起动电压，R5阻值的选择影响电路的启动时间，还需要考虑起动电路需控制在5mA以内，电路中R5取1M5/2W，OB2269正常起动后由取样线圈输出的交流电压经D6，R13，C3半波整流后给控制芯片提供电源电压。
OB22698脚为开关管驱动信号输出端所接D11，R6，Q2，Q3组成推挽电路，提高输出响应时间和输出电流，R7，R8为开关MOS管控制极G的保护电阻，使G极不悬空和电流在一定的范围内，Q1（20N60）是N沟道增强型高压功率MOS场效应晶体管，具备以下特点
∗漏源电压高达到600V；∗漏极电流大常温达到20A；
∗导通电阻低RDS(on)（典型值）=0.28Ω；□低栅极电荷量；
低反向传输电容；□开关速度快；
图 1 所示电路中 R11，R11A，R11B 为过流检测电阻，可根据过流保护数值来调整所接电阻的阻值，由于要求输出电压为12V,额定电流要 6A 的带载能量，所以变压器初级端开关管的过流保护值设置在 8A,即输出端负载超过 8A 时开光管关断输出，电流过流检测电阻使用 4 只 1□1206 封装的贴片电阻。R10，R9，RV2 分别为振荡电阻和过热检测电阻,一般取典型电路的推荐数值,R12,C5 和光耦的输出组成反馈回路。Y 电容 CY2（222M/3KV）为变压器初次级隔离高压电容或称安规电容。

3、开关变压器次级电路
开关变压器次级电路包含整流稳压，电压反馈，输出电压指示和输出滤波电路。
整流稳压使用3只肖特基二极管MBR20100CT,肖特基二极管是一种N型半导体器件，工作在低电压、大电流状态下，反向恢复时间短，只有纳秒，正向导通压降为0.3V左右，而整流电流达数十安。它是最近在开关电源中应用得最多的一种器件。区分肖特基二极管和超快速恢复二极的方法是二者的正向压降不同，肖特基二极管的正向压降为0.3V，超快速恢复二极管的正向压降啊0.6V。值得注意的是：肖特基二极管的最高反向工作电压一般不超过100V，它适合用在低电压、大电流的开关电源中。
所以，在本设计中肖特基二极管的采用为MBR20100CT,其整流电流为20A，反向耐压100V，MBR20100CT包含两个阴极相连的肖特基二极管，利用二极管单向导通的特性，把方向不断变化的交流电流变为同一方向，电路中使用3只并联的MBR20100CT，可以增加瞬时输出电流，R14，C6组成吸放电路,C7，L3，C8组成LC滤波电路，保证输出50Hz的直流电源压，R21为假负载电阻，可防止输出空载时输出电压的跳变，R15，LED组成输出指示电路，R15的选择需把LED的电流控制在10mA以内。U2（PC817），U3（TL431）及外围阻容元件组成稳压反馈电路。R19，R20，R18为输出取样电阻，使U3（TL431）的参考脚REF的电压控制在2.5V,R16为光耦提供启动电流，为了保证12V电压的稳定输出，输出电压通过R19，R20，R18输出取样电阻电阻分压，结果送到TL431REF脚的误差反馈网络，误差反馈的输出电压被转化成与光电二极管成比例的电流信号，此处光耦起到隔离原边二次侧的作用，并产生与二极管电流成比例的集电极电流（即光耦的三极管的集电极），因为光耦连接到控制芯片的FB脚，光耦输出电流就是Ifb电流，反馈电路以TL431和光电耦合器PC817为核心，输出电压经过电阻R19，R20，R18取样电阻分压后送入TL431的1脚，当电压高于2.495V时，TL431导通，光电耦合器工作，导致OB2269的2脚高电平，此时输出PWM脉冲关段，输出电压降低。相反，输出电压升高。
七，总结；
随着电子技术的高速发展、电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，任何电子设备都离不开可靠的电源，对电源的要求也越来越高。本设计的电源适配器，输入交流电 220V，输出 12V/6A 的直流稳压电源，具有过电流、过电压、短路保护，能够满足 32 寸液晶电视机的供电要求。

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| 发布时间：2020.12.23 来源：

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