开关电源工作原理

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开关电源工作原理

把交流通过二极管整流.电容滤波变成直流，再通过1620KHz左右高频振荡发生器 . 开关管和 高频开关变压器的作用,把直流转换成所需要的振幅高频脉冲电压。最后再通过高频二极把这高频脉冲电压整流.电容滤波输出所需要的直流电压。输出的稳压是靠在输出端取出取样电压去调整振荡器的频率和脉冲占空比。从而实现自动调整高频脉冲电压占空比最终达到输出直流电压的稳定.调整输出直流电压原理也一样,用人为的方法去改变振荡频率和脉冲占空耒实现改变输出直流电压目的。简单说开关电源的基本原理就是：交流变直流再变脉冲电压又再变直流的一个过程。它具有稳压精度高，省耗小等特点。

一、开关电源的工作原理

开关电源的电压转换，是由开关晶体管、脉冲变压器等组成的脉冲振荡器，产生脉冲电，将300V的直流电经脉冲变压器的次级变换成所需要的电压。电原理如图2所示。

开关电源工作原理

1、脉冲振荡器的工作原理
1）脉冲振荡器的启动
电源经R10、R10A、R15给Q3（三极管）的b极（基极）、e极（发射极）提供正向偏置电压，强迫Q3进入导通状态。
2）脉冲振荡器的振荡过程
当Q3进入导通状态后，+Vc就会经脉冲变压器的初级线圈、Q3的c极、e极、R15到电源的－Vc，此时脉冲变压器的次级线圈就会产感应电势，次级线圈的一端接在－Vc，另一端经R12、C8接到Q3的b极，且感应电势的极性与初级线圈的自感电势是同极性的（图中初次极线圈的上端均为同名端），便得Q3的b极得到更大的基极电流，加速Q3的导通直至Q3进入饱和状态。电路如图3所示。
当Q3饱和后，Ic不再变化，波形如图4中t0到t3。经过t3到t4的饱和过程后，自感电势、感应电势的极性会随其反转，即上负下正。次极线圈中这个反转后的电势，正极经R15加在Q1的e极，负极经R12、C8加在Q3的b极，使得Q3处于反向偏置，促使Q3快速地从饱和状态过度到截止状态，图中t4到t6。Q3截止后，通过D8、R17、C7组成的吸收电路很快地将初极线圈中所产生的反向电势以及反向电流吸收掉，图中t6到t7。完成了一个振荡周期。之后振荡电路就会周而复始重复上述过程。
脉冲振荡器的频率由C8和所接的次极线圈的电感量所决定。

开关电源电路图

2、输出电压的调节
电路如图2 。IC1是一个精密基准稳压电源，当被检测到输出+5V电压偏高（或偏低）时，通过光偶合器P421中的发光管照度加强（或减弱），光敏管内阻下降（或上升）而电流增大，引起Q4的c极电流增强（或减弱），从而多分流（或少分流）掉Q3b极中一部分电流，使Q3延后（或提前）导通。使得图4中t1到t3延后（或提前），从而引起波形在t2到t5之间的时间变短（或变长），最终使脉冲的宽度发生宽窄的变化，进而引起输出电压下降（或上升），以保证输出电压的稳定。

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3、开关电源的输出
开关电源的一级电压输出有两路：一路经D9半波整流及C29的滤波，得到一个输出为15V的电压输出。另一路经D10的半波整流及C11、C12、L1、R88的滤波、Z06的稳压后，得到一个输出为5V的稳定电压输出。

二、开关电源工作原理—原理
开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时，电压低，电流大;关断时，电压高，电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。

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解释上图：市电(交流电)入口进去的第一部分称为一级EMI，主要负责内部电路与外部电源之间的过渡，在一级EMI旁边还有二级EMI，这些一二级EMI主要起到电路保护作用，比如当外部电源有波动的时候，一二级EMI会减少内部冲突，从而保护电源内部的硬件不容易受到损坏，另外当电源内部硬件出现不稳定，一二级EMI可以抑制内部波动冲击外部电路，以免影响其他电器的正常使用，简单来说一二级EMI相当于一层滤网，防止双向冲击，对于一款合格的开关电源来说，一二级EMI都是必要的，当对于山寨低价电源来说，往往为了节省成本，省去了一二级EMI，尽管不影响电源功能，但对于电源的稳定性以及干扰外部电源还是有影响的。
一二级EMI电路过后，就到了整流部分了，这里主要有一个由四个整流二极管组建的整流桥堆，其功能是实现，将交流电转变成为直流电。其之后就是高压滤波电路了，这里会看到有一个或者两个大电容，以电感线圈等，主要负责进来的交流电进行滤波，由于外部交流电频率可能波动较大，通过电容与线圈进行滤波，可以得到比较平滑的直主流电。
再往下就是中间部分了，在电源的中间是变压器部分。由于开关电源有多路输出，包括3.3V、5V、12V等等，因此需要变压器，将前面的直流电分成几组输出电压。在变压器之后的下面，就是电源输出部分了。

三、稳压环路原理：
1、反馈电路原理图：
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。

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。

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| 发布时间：2017.09.02 来源：开关电源厂家

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