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开关电源原理(上)

2022-03-14

  开关电源现已广泛应用于军事装备的工业自动化控制、科研设备、LED照明、工业控制设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷与制热、空气净化器、电子冰箱、液晶显示器、LED灯具、通讯设备、视听产品、安防监控、LED灯带、电脑机箱、数码产品及仪器仪表等领域随处可见。
  开关电源初级电路由输入电磁干扰滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路和输出整流滤波电路组成。辅助电路由输入过压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路和输出短路保护电路组成。
  开关电源的电路组成如下:

  ②输入滤波电路:由C1、L1、C2、C3组成的双π滤波网络,主要是抑制输入电源的电磁噪声和杂波信号,防止电源干扰,同时防止电源产生的高频杂波对电网的干扰。瞬间接通电源,C5要充电。由于瞬时电流大,加入RT1(热敏电阻)可以有效防止浪涌电流。由于瞬时能量完全消耗在RT1电阻中,温度上升一定时间后RT1的阻值下降(RT1为负温度系数元件)。此时它消耗的能量很小,后级电路可以正常工作。
  ③整流滤波电路:交流电压经过BRG1整流和C5滤波后,得到比较纯净的DC电压。如果C5容量变小,输出通信纹波将增加。
  DC输入滤波电路原理:
  ②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1和C7组成防浪涌电路。在启动瞬间,Q2由于C6而不导电,电流通过RT1形成回路。当C6上的电压达到Z1的规定值时,Q2开启。如果C8漏电或后级电路短路,启动瞬间RT1上的电流压降增大,Q1导通,使Q2无栅压关断,RT1会在短时间内烧断,保护后级电路。
  1.MOS晶体管的工作原理:应用广泛的绝缘栅场效应晶体管是MOSFET(MOS晶体管),利用半导体表面的电声效应工作。也称为外观场效应器件。因为它的栅极不导电,输入电阻可以大大增加,高达105欧姆。MOS晶体管利用栅源电压的大小来改变半导体表面的感应电荷量,进而控制漏电流的大小。
  通用原则:
  R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2构成缓冲器,与开关电源MOS管并联,使开关电源管的电压应力降低,EMI减小,不发生二次击穿。当开关电源晶体管Q1关断时,变压器的初级绕组容易产生峰值电压和峰值电流,当这些元件组合在一起时,可以很好地吸收这些峰值电压和峰值电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前操作周期的占空比控制,因此它是当前操作周期的电流约束。当R5上的电压达到1V时,UC3842停止工作,开关电源管Q1立即关断。而R1和Q1的结电容CGS和CGD共同组成RC网络,电容的充放电直接影响开关电源管的开关供电速度。如果R1太小,就容易引起振荡,电磁扰动就会很大。R1过大,会减缓开关电源管的开关电源速度。一般Z1把MOS管的GS电压绑定在18V以下,然后保护MOS管。

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