开关稳压电源电路由哪几部分组成?

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本人从事网吧网管多年经验,所回答的全部都是个人见解和经验,不抄网上的答案,如果支持我,请把我的答案采纳,谢谢,欢迎以后有什么不懂的来问我,QQ:200935366 一种开关稳压电源电路

摘要:分析一种开关稳压电源的基本原理,介绍了它的电路结构及稳压过程。关键词:开关电源;自激式;功率转换

1开关稳压电路的工作原理开关稳压电源由输入部分。功率转换部分。输出部分。控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成,电路如图1(a)所示,波形如图1(b)所示。

Ui是用电网交流220V直接整流滤波得到的直流高压(这样可省去工频变压器)。高频变压器的原绕组为N1,N2为变压器副绕组,供输出用。N3为基极正反馈绕组,R1是启动电阻,R2是限流电阻。加上电源时,电流通过R1流向开关管T的基极,使T导通。此时变压器副边的二极管反向偏置,于是T集电极电流和变压器绕组N1中电流相等。由于是从零起动,基极电流不大,就能使T导通。原绕组N1通过电流,产生上正下负的感应电压,经磁芯耦合,反馈绕组N3也产生感应电压UL3,并向T的基极注入iB,使T进一步导通,即UL3增加,iB增大,使iC进一步增大,这是一个正反馈雪崩过程。在T导通期间,副边因二极管反偏没有电流。当T进入高饱和区后,iC的变化率减小,原边N1绕组感应电压下降,同时反馈绕组N3电压下降,造成iB下降,iC下降,这再次形成一个正反馈雪崩过程,使开关管迅速截止。T的导通时间TON取决于iC达到饱和的时间。 T导通期间,副边电路截止,原边线圈储能。T截止时,N1的感应电压上负下正,相应地N3的电压上负下正,保证T截止,同时副边N2电压上正下负,D导通。由N2通过D向负载传送能量,副边绕组中电流iD线性下降,直到iD=0,电路恢复起始状态,开始一个新的周期,T再次导通。TOFF取决于副边绕组放电到零的时间。输出电压与开关管的导通时间成正比。2开关稳压电源的构成及稳压过程开关电源电路如图2所示。下面对这个电路的各个主要组成部分的作用及原理作分析。2.1输入部分 RT1.C1为输入滤波器(RC低通滤波器),L1.C2.C3为共模滤波器,可以衰减。削弱共模干扰,V1为全桥电路,桥式整流可防止输入电源极性接反烧坏电源电路,C4为滤波电容,R2.C5.V2构成主绕组吸收网络,其作用在后面保护部分详细叙述。2.2功率部分和部分驱动电路 V4为开关管,R1.R4为启动电阻,R5.C6及反馈绕组构成正反馈开关管驱动电路,V6.R7构成过激保护电路,R3.C8构成开关管吸收网络,减小其开关噪声。

2.3输出部分 (1)V9.C10.C11.L2.C12.C13和线性集成稳压器N1构成24V整流滤波及稳压电路,R10.HL4构成24V发光二极管指示电路,R34.XJD构成失压告警电路。 (2)V10.C14.C15.L3.C16构成+5V整流滤波电路,R11为固定负载,R12.HL1为+5V发光二极管指示电路。R31为+5V测试限流电阻。2.4采样和控制部分 R14.R15.RP1和稳压管N2构成+5V取样测量回路,C17用于防止稳压管N2自激。光隔N3实现取样电路与开关管的电隔离,V8.C9对光隔起保护作用并抑制自激,V5为脉宽控制管,R6.C7.V7.R8构成电流负反馈回路,R9为限流电阻。2.5电路稳压的过程如上所述,通过改变开关管V4的导通时间TON即可达到稳定输出电压的目的。当输出电压高于+5V时,稳压管N2击穿导通,使光电隔离器中的发光二极管导通,其亮度增大,光敏三极管的电流增大,管压降减小,V5导通。由于V5集电极电流IC5的分流作用,使开关三极管V4的基极电流减小,促使V4导通时间缩短,提前截止,变压器原绕组N1储能减小,从而使输出电压UO降低。当输出电压低于+5V时,稳压管N2截止,光电三极管N3截止,V5也趋于截止,使V4的基极电流增加,导通时间延长,使N1储能增加,于是输出电压U?O升高。2.6保护电路这里讨论对开关管V4采取的两种保护措施。 (1)过流保护 V4的过流保护元件为R6.C7.V7.R8。当V4管电流增大时,电阻R6上产生的压降也增大,V5基极电位升高,使V5导通加剧,V5的集电极分流使V4的基极电流减小,V4的集电极电流也减小,最终V4截止,使V4不会因过流而烧坏。 (2)过压保护变压器原绕组N1上接有的二极管V2.电阻R2和电容C5,目的在于放掉积蓄在变压器漏感上能量。否则,开关管截止的瞬间会出现很高的浪涌电压,它重迭在开关管的集电极电压上,很容易将开关管击穿。3结束语这种开关稳压电源有很多优点,在SF600收发信机的实际应用中效果良好。但也存在缺点,需改进。如因为只从一组取样反馈,不能保证多路输出稳定等。因此,24V一路只能靠加集成线性稳压器7824来解决稳压问题。

开关电源电路图 开关电源工作原理

◆恒流源电路工作原理

●恒流源是指输出电流不随电路电压、负荷、环境温度而改变的电路,因此理论上理想的恒流源应具备无限大的内阻。

一个简单而典型的恒流源电路如图所示:?

如图中恒流源输出的电流有可变电阻Rvi来定,我们知道三极管在放大区工作时集电极的电流是由基极电流来决定的,即:IC=β×Ib?R1与二极管串联给基极提供一个稳定的偏置电压,利用发射极电阻Rvi一方面可调电流,另一方面具有负反馈作用,使输出电流更稳定。

开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。下面我们来看看开关电源电路图以及开关电源工作原理吧。

一、开关式稳压电源的基本工作原理

开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算,

即Uo=Um×T1/T

式中Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。

从上式可以看出,当Um?与T?不变时,直流平均电压Uo?将与脉冲宽度T1?成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,就可以达到稳定电压的目的。

二、开关式稳压电源的原理电路图

1、基本电路

图二?开关电源电路图

开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。

  2.单端反激式开关电源电路图

单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指当开关管VT1?导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管VD1处于截止状态,在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组及VD1?整流和电容C滤波后向负载输出。

单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。

单端反激式开关电源使用的开关管VT1?承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。

3.单端正激式开关电源电路图

单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也

导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时,电感L通过续流二极管VD3?继续向负载释放能量。

在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2,它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件,即磁通建立和

复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管VT1导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出50-200?W的功率。电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。

  4.自激式开关稳压电源电路图

自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源,也是目前广泛使用的基本电源之一。

当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流,使VT1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2?中感应出使VT1?基极为正,发射极为负的正反馈电压,使VT1?很快饱和。与此同时,感应电压给C1充电,随着C1充电电压的增高,VT1基极电位逐渐变低,致使VT1退出饱和区,Ic?开始减小,在L2?中感应出使VT1?基极为负、发射极为正的电压,使VT1?迅速截止,这时二极管VD1导通,高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时,L2中没有感应电压,直流供电输人电压又经R1给C1反向充电,逐渐提高VT1基极电位,使其重新导通,再次翻转达到饱和状态,电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样,由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。

自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从,也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态,具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源,亦适用于小功率电源。

5.推挽式开关电源电路图

推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。

这种电路的优点是两个开关管容易驱动,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在100-500?W范围内。

6.降压式开关电源电路图

降压式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管VT1?导通时,二极管VD1?截止,输人的整流电压经VT1和L向C充电,这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时,电感L感应出左负右正的电压,经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量,维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。

这种电路使用元件少,它同下面介绍的另外两种电路一样,只需要利用电感、电容和二极管即可实现。

7.升压式开关电源电路图

升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管?VT1?导通时,电感L储存能量。当开关管VT1?截止时,电感L感应出左负右正的电压,该电压叠加在输人电压上,经二极管VD1向负载供电,使输出电压大于输人电压,形成升压式开关电源。

  8.反转式开关电源电路图

反转式开关电源的典型电路如图九所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压,电路均能正常工作。

当开关管?VT1?导通时,电感L?储存能量,二极管VD1?截止,负载RL靠电容C上次的充电电荷供电。当开关管VT1截止时,电感L中的电流继续流通,并感应出上负下正的电压,经二极管VD1向负载供电,同时给电容C充电。

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