圖解開關(guān)電源的工作原理
出處:eeskill 發(fā)布于:2022-09-28 15:38:37
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前,開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備,是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。
二、開關(guān)電源的基本組成
開關(guān)電源大致由主電路、控制電路、檢測電路、輔助電源四大部份組成。
1、主電路
沖擊電流限幅:限制接通電源瞬間輸入側(cè)的沖擊電流。
輸入濾波器:其作用是過濾電網(wǎng)存在的雜波及阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋回電網(wǎng)。
整流與濾波:將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電。
逆變:將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電,這是高頻開關(guān)電源的部分。
輸出整流與濾波:根據(jù)負(fù)載需要,提供穩(wěn)定可靠的直流電源。
2、控制電路
一方面從輸出端取樣,與設(shè)定值進(jìn)行比較,然后去控制逆變器,改變其脈寬或脈頻,使輸出穩(wěn)定,另一方面,根據(jù)測試電路提供的數(shù)據(jù),經(jīng)保護(hù)電路鑒別,提供控制電路對電源進(jìn)行各種保護(hù)措施。
3、檢測電路
提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)和各種儀表數(shù)據(jù)。
4、輔助電源
實(shí)現(xiàn)電源的軟件(遠(yuǎn)程)啟動(dòng),為保護(hù)電路和控制電路(PWM等芯片)工作供電。
三、開關(guān)電源的工作原理
開關(guān)電源的電壓轉(zhuǎn)換,是由開關(guān)晶體管、脈沖變壓器等組成的脈沖振蕩器,產(chǎn)生脈沖電,將300V的直流電經(jīng)脈沖變壓器的次級變換成所需要的電壓。電原理如圖2所示。
1)脈沖振蕩器的啟動(dòng)
電源經(jīng)R10、R10A、R15給Q3(三極管)的b極(基極)、e極(發(fā)射極)提供正向偏置電壓,強(qiáng)迫Q3進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
2)脈沖振蕩器的振蕩過程
當(dāng)Q3進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)后,+Vc就會(huì)經(jīng)脈沖變壓器的初級線圈、Q3的c極、e極、R15到電源的-Vc,此時(shí)脈沖變壓器的次級線圈就會(huì)產(chǎn)感應(yīng)電勢,次級線圈的一端接在-Vc,另一端經(jīng)R12、C8接到Q3的b極,且感應(yīng)電勢的極性與初級線圈的自感電勢是同極性的(圖中初次極線圈的上端均為同名端),便得Q3的b極得到更大的基極電流,加速Q(mào)3的導(dǎo)通直至Q3進(jìn)入飽和狀態(tài)。電路如圖3所示。
當(dāng)Q3飽和后,Ic不再變化,波形如圖4中t0到t3。經(jīng)過t3到t4的飽和過程后,自感電勢、感應(yīng)電勢的極性會(huì)隨其反轉(zhuǎn),即上負(fù)下正。次極線圈中這個(gè)反轉(zhuǎn)后的電勢,正極經(jīng)R15加在Q1的e極,負(fù)極經(jīng)R12、C8加在Q3的b極,使得Q3處于反向偏置,促使Q3快速地從飽和狀態(tài)過度到截止?fàn)顟B(tài),圖中t4到t6。Q3截止后,通過D8、R17、C7組成的吸收電路很快地將初極線圈中所產(chǎn)生的反向電勢以及反向電流吸收掉,圖中t6到t7。完成了一個(gè)振蕩周期。之后振蕩電路就會(huì)周而復(fù)始重復(fù)上述過程。
脈沖振蕩器的頻率由C8和所接的次極線圈的電感量所決定。
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