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开关电源的稳压、控制原理
时间:2022-03-10 08:24:50 点击次数:849


开关电源便是经过模仿电路来操控开关管进行高速的起动与关停电源,将直流电转化为高频率的交流电供给应变压器进行变压,然后发生所需求的一组或多组电压。现在广泛的应用于工业以及一些家用电器上,如电视机,电脑等。转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的功率要比50HZ高许多。所以开关变压器能够做的很小,而且工作时不是很热,成本很低,假如不将50HZ变为高频,那开关电源就没有意义。


开关电源的按工作原理包括以下部分:

1.交流电源输入经整流滤波成直流;

2.经过高频PWM(脉冲宽度调制)信号操控开关管,将直流电流加到开关变压器上;

3.开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载;

4.输出部分经过电路反应给操控电路,操控PWM占空比,以抵达安稳输出的目的.


交流电源输入时一般要经过厄流圈一类东西,过滤掉电网上的烦扰,一同也过滤了电源对电网的烦扰;在功率相一同,开关频率越高,开关变压器的体积就越小,但对开关管的要求就越高;开关变压器的次级能够有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需求的输出;一般还应该添加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则会导致开关电源焚毁。


一、主电路:从交流电网输入、直流输出的全过程,包括:

1、输入滤波器:其作用是将电网存在的杂波过滤,一同也阻挠本机发生的杂波反应到公共电网。

2、整流与滤波:将电网交流电源直接整流为较滑润的直流电,以供下一级转换。

3、逆变:将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的中心部分,频率越高,体积、分量与输出功率之比越小。

4、输出整流与滤波:根据负载需求,供给安稳可靠的直流电源。


二、操控电路:一方面从输出端取样,经与设定标准进行比较,然后去操控逆变器,改动其频率或脉宽,抵达输出安稳,另一方面,根据检验电路供给的资料,经保护电路区别,供给操控电路对整机进行各种保护方法。


三、检测电路﹔除了供给保护电路中正在工作中各种参数外,还供给各种显现表面资料。四、辅助电源:供给悉数单一电路的不同要求电源。


开关电源的稳压原理

开关K以必定的时刻间隔重复地接通和断开,在开关K接通时,输入电源E经过开关K和滤波电路供给应负载RL,在整个开关接通期间,电源E向负载供给能量;当开关K断开时,输入电源E便中断了能量的供给。可见,输入电源向负载供给能量是断续的,为使负载能得到接连的能量供给,开关稳压电源有必要要有一套储能设备,在开关接通时将一部份能量贮存起来,在开关断开时,向负载开释。图中,由电感L、电容C2和二极管D组成的电路,就具有这种功用。电感L用以贮存能量,在开关断开时,贮存在电感L中的能量经过二极管D开释给负载,使负载得到接连而安稳的能量,因二极管D使负载电流接连不断,所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式标明:EAB=TON/T*E式中TON为开关每次接通的时刻,T为开关通断的工作周期(即开关接通时刻TON和关断时刻TOFF之和)。由式可知,改动开关接通时刻和工作周期的比例,AB间电压的平均值也随之改动,因而,跟着负载及输入电源电压的改动主动调整TON和T的比例便能使输出电压VO坚持不变。改动接通时刻TON和工作周期比例亦即改动脉冲的占空比,这种方法称为“时刻比率操控”(TimeRatio Control,缩写为TRC)。


按TRC 操控原理,有三种方法:

一、脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,缩写为PWM):开关周期稳定,经过改动脉冲宽度来改动占空比的方法。

二、脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM):导通脉冲宽度稳定,经过改动开关工作频率来改动占空比的方法。

三、混合调制:导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,都能改动的方法,它是以上二种方法的混合。


开关电源是一种电压转化电路,首要的工作内容是升压和降压,广泛使用于现代电子产品。由于开关三极管总是工作在“开”和“关”的状况,所以叫开关电源。开关电源实质便是一个振动电路,这种转化电能的方法,不只使用在电源电路,在其它的电路使用也很普遍,如液晶显现器的背光电路、日光灯等。开关电源与变压器比较具有功率高、稳性好、体积小等利益,缺点是功率相对较小,而且会对电路发生高频烦扰,电路凌乱不易修补等。


在谈开关电源之前,先了解一下变压器反应式振动电路,能发生有规则的脉冲电流或电压的电路叫振动电路,变压器反应式振动电路便是能满足这种条件的电路;它由根本扩大电路与一个反应回路组成,其间 C2、Ll组成一个并联谐振选频电路,在电路通电的瞬间VT 导通,此刻在C2、Ll组成的并联谐振电路上发生非常丰富的谐波,当外加频率和并联谐振电路的固有频率相等时,电路进入振动状况,并经过L3反应到VT的基极进一步扩大,毕竟构成有规则的脉冲电流或电压输出到负载RL上。开关电源便是环绕变压器反应式振动电路而规划,只不过在本来的基础上添加了一些保护和操控电路,咱们能够用剖析振动电路的方法来剖析开关电源。

开关电源振按荡方法分,能够分为自激式和它激式两种,自激式是无须外加信号源能自行振动,自激式彻底能够把它看作是一个变压器反应式振动电路,而它激式则彻底依赖于外部坚持振动,在实践运用中自激式运用比较广泛。根据鼓励信号结构分类;可分为脉冲调宽和脉冲调幅两种,脉冲调宽是操控信号的宽度,也便是频率,脉冲调幅操控信号的崎岖,两者的作用相同都是使振动频率坚持在某一范围内,抵达安稳电压的作用。变压器的绕组一般能够分红三种类型,一组是参与振动的初级绕组,一组是坚持振动的反应绕组,还有一组是负载绕组。在家用电器中运用的开关电源,将220V的交流电经过桥式整流,变换成300V左右的直流电,滤波后进入变压器后加到开关管的集电极进行高频振动,反应绕组反应到基极坚持电路振动,负载绕组感应的电信号,经整流、滤波、稳压得到的直流电压给负载供给电能。负载绕组在供给电能的一同,也肩负起稳定电压的功用,其原理是在电压输出电路接一个电压取样设备,监控输出电压的改动状况,及时反应给振动电路调整振动频率,然后抵达安稳电压的目的,为了避免电路的烦扰,反应回振动电路的电压会用光电耦合器隔绝。大多数开关电源有待机电路,在待机状况开关电源还在振动,只是频率比正常工作时要低。有些开关电源很凌乱,元件鳞次栉比,许多保护和操控电路,在没有技术支持的状况下,维修起来是一件很头疼的事。在我面对这种状况时,首要我会找到开关管及其参与振动的外围电路,把它从电路中分离出来,看它是否满足振动的条件,如检测偏置是否正常,正反应有无故障,还有开关管自身,开关电源自身就有极健壮的保护功用,扫除后查看操控和保护及负载电路。



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