開關(guān)電源的功能電路|好文分享-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-07-23
開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流、濾波電路組成。輔助電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。
開關(guān)電源的組成模塊如圖1所示。
圖1 開關(guān)電源的組成模塊
注：PFC即功率因數(shù)，主要用來(lái)表征電子產(chǎn)品對(duì)電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說(shuō)明電能的利用效率越高。
PFC包括無(wú)源PFC和有源PFC，無(wú)源PFC采用電感補(bǔ)償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來(lái)提高功率因數(shù)；有源PFC電路中往往采用高集成度的IC。
1）AC輸入整流濾波電路原理
圖2 輸入濾波、整流回路原理圖
①防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進(jìn)行保護(hù)。
當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3 會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。
注：MOV為壓敏電阻，也稱為突波吸收器是一種具有電壓電流對(duì)稱特性的電壓屬性電阻器，主要是用來(lái)保護(hù)所有的電子產(chǎn)品或元件免受開關(guān)或者雷擊誘發(fā)所產(chǎn)生的突波影響；
F為溫度保險(xiǎn)絲；FDG為陶瓷氣體放電管（也用GDT表示），是一種由陶瓷材料制成的特殊結(jié)構(gòu)的氣體放電設(shè)備。
②輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙 [公式] 型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。
當(dāng)電源開啟瞬間，要對(duì)C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。
因瞬時(shí)能量全消耗在RT1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值減小（RT1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。
③整流濾波電路：交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。
2）DC輸入濾波電路原理
圖3 DC輸入濾波電路原理
①輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙 [公式] 型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。
C3、C4 為安規(guī)電容（指電容器失效后，不會(huì)導(dǎo)致電擊，不會(huì)危及人身安全的安全電容器，通常用于抗干擾電路中的濾波作用），L2、L3為差模電感（一種對(duì)差模高頻干擾的感抗大的電感）。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪涌電路。在起機(jī)的瞬間，由于 C6的存在Q2不導(dǎo)通，電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當(dāng)C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時(shí)Q2導(dǎo)通。
如果C8漏電或后級(jí)電路短路現(xiàn)象，在起機(jī)的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大，Q1導(dǎo)通使 Q2沒(méi)有柵極電壓不導(dǎo)通，RT1將會(huì)在很短的時(shí)間燒毀，以保護(hù)后級(jí)電路。
常見(jiàn)電路
圖4 典型原理圖
3）工作原理
R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器，和開關(guān)MOS管并接，使開關(guān)管電壓應(yīng)力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。
在開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，變壓器的原邊線圈易產(chǎn)生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測(cè)得的電流峰值信號(hào)參與當(dāng)前工作周波的占空比控制，因此是當(dāng)前工作周波的電流限制。
當(dāng)R5上的電壓達(dá)到1V時(shí)，UC3842（一種高性能固定頻率電流型控制器,包含誤差放大器、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準(zhǔn)電源和欠壓鎖定等單元）停止工作，開關(guān)管Q1立即關(guān)斷。
R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)絡(luò)，電容的充放電直接影響著開關(guān)管的開關(guān)速度。R1過(guò)小，易引起振蕩，電磁干擾也會(huì)很大；R1過(guò)大，會(huì)降低開關(guān)管的開關(guān)速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下，從而保護(hù)了MOS管。
Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當(dāng)其占空比越大時(shí)，Q1導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，變壓器所儲(chǔ)存的能量也就越多；當(dāng)Q1截止時(shí)，變壓器通過(guò)D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時(shí)也達(dá)到了磁場(chǎng)復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲(chǔ)、傳遞能量做好了準(zhǔn)備。
IC根據(jù)輸出電壓和電流時(shí)刻調(diào)整著6腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機(jī)的輸出電流和電壓。 C4和R6為尖峰電壓吸收回路。
1、正激式整流電路
圖5 整流電路
T1為開關(guān)變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續(xù)流二極管，R1、C1、R2、C2為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，C4、L2、C5組成π型濾波器。
其中， π型濾波器是一種二級(jí)濾波器，作用是去除不需要的諧波，在直流電源中的減小電流的脈動(dòng)，使電流更加平滑。
圖5為正激式整流電路，反激式整流電路的不同在于取消了續(xù)流二極管，削尖電路使用假負(fù)載代替。
（假負(fù)載：一般接在輸出電路兩端，能夠承受一定的功率同時(shí)又能滿足電路設(shè)計(jì)要求的負(fù)載，不能太大也不能太小，要不然會(huì)增加額外的功耗，在空載時(shí)由于輸出電壓不穩(wěn)定，接入假負(fù)載能夠使電源穩(wěn)定，這個(gè)假負(fù)載除了有負(fù)載作用同時(shí)還兼有泄放電阻的作用，在斷電時(shí)候把殘留的電放掉）
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