最详细的开关电源分析

1、开关电源各功能电路详解一、 开关电源的电路组成。 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下： 二、 输入电路的原理及常见电路。1、AC 输入整流滤波电路原理： 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧

2、毁保护后级电路。 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。2、 DC 输入滤波电路原理： 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双型滤波网

3、络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于 C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。三、 功率变换电路1、 MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS

4、管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、 常见的原理图：3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V

5、时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断 。 R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多；当Q1截止时，变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。IC根据输出电压和电流时刻调整着脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输出电流和电压。 C4

6、和R6为尖峰电压吸收回路。 4、推挽式功率变换电路： Q1和Q2将轮流导通。5、有驱动变压器的功率变换电路： T2为驱动变压器，T1为开关变压器，TR1为电流环。四、 输出整流滤波电路： 1、 正激式整流电路：T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管，D2为续流二极管，R1、C1、R2、C2为削尖峰电路。L1为续流电感，C4、L2、C5组成型滤波器。 2、 反激式整流电路：T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感，R2为假负载，C4、L2、C5组成型滤波器。 3、同步整流电路：工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经

7、C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2 为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使 Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成 型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。五、 稳压环路原理1、反馈电路原理图：2、工作原理： 当输出 U0升高，经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后，U1脚电压升高，当其超过U1脚基准电压后 U1脚输出高电平，使Q1导通，光耦OT1发光二极管发光，光电三极管导通，UC3842脚电位相应变低，从而改变U1脚输出占空比减小，U0降低。 当输出 U0降低时，U

8、1脚电压降低，当其低过U1脚基准电压后U1脚输出低电平，Q1不导通，光耦OT1发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842脚电位升高，从而改变U1脚输出占空比增大，U0降低。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节VR1可改变输出电压值。 反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。六、短路保护电路1、在输出端短路的情况下，PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内，它可以用多种方法来实现限流电路，当功率限流在短路时不起作用时，只有另增设一部分电路。 2、短路保护电路通常有两种，下图是小功率

9、短路保护电路，其原理简述如下：当输出电路短路，输出电压消失，光耦OT1不导通，UC3842脚电压上升至5V左右，R1与R2的分压超过TL431基准，使之导通，UC3842脚VCC电位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作后脚电位消失，TL431不导通UC3842脚电位上升，UC3842重新启动，周而复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成正常工作状态。 3、下图是中功率短路保护电路，其原理简述如下：当输出短路，UC3842脚电压上升,U1 脚 电位高于脚时，比较器翻转脚输出高电位，给 C1充电，当C1两端电压超过脚基准电压时 U1脚输出低电位，UC3842脚低于1V，UCC3842 停止

10、工作，输出电压为0V，周而复始，当短路 消失后电路正常工作。R2、C1是充放电时间常数， 阻值不对时短路保护不起作用。 4、 下图是常见的限流、短路保护电路。其工作原理简述如下：当输出电路短路或过流，变压器原边电流增大，R3 两端电压降增大，脚电压升高，UC3842脚输出占空 比逐渐增大，脚电压超过1V时，UC3842关闭无输出。 5、下图是用电流互感器取样电流的保护电路，有着功耗小，但成本高和电路较为复杂，其工作原理简述如下： 输出电路短路或电流过大，TR1次级线圈感 应的电压就越高，当UC3842脚超过1伏，UC3842 停止工作，周而复始，当短路或过载消失，电路自行恢复。 七、输出端限流

11、保护 上图是常见的输出端限流保护电路，其工作原理简述如上图：当输出电流过大时，RS（锰铜丝）两端电压上升，U1脚电压高于脚基准电压，U1脚输出高电压，Q1导通，光耦发生光电效应，UC3842脚电压降低，输出电压降低，从而达到输出过载限流的目的。 八、输出过压保护电路的原理 输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定在一安全值的范围内。当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过压现象时，过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备。应用最为普遍的过压保护电路有如下几种： 1、可控硅触发保护电路：如上图，当Uo1输出升高，稳压管（Z3）击穿导通，可控硅（SCR

12、1）的控制端得到触发电压，因此可控硅导通。Uo2电压对地短路，过流保护电路或短路保护电路就会工作，停止整个电源电路的工作。当输出过压现象排除，可控硅的控制端触发电压通过R对地泄放，可控硅恢复断开状态。 2、光电耦合保护电路：如上图，当Uo有过压现象时，稳压管击穿导通，经光耦（OT2）R6到地产生电流流过，光电耦合器的发光二极管发光，从而使光电耦合器的光敏三极管导通。Q1基极得电导通， 3842的脚电降低，使IC关闭，停止整个电源的工作，Uo为零，周而复始，。 3、输出限压保护电路：输出限压保护电路如下图，当输出电压升高，稳压管导通光耦导通，Q1基极有驱动电压而道通，UC3842电压升高，输出降

13、低，稳压管不导通，UC3842电压降低，输出电压升高。周而复始，输出电压将稳定在一范围内（取决于稳压管的稳压值）。4、输出过压锁死电路： 图A的工作原理是，当输出电压Uo升高，稳压管导通，光耦导通，Q2基极得电导通，由于Q2的导通Q1基极电压降低也导通，Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2始终导通，UC3842脚始终是高电平而停止工作。在图B中，UO升高U1脚电压升高，脚输出高电平，由于D1、R1的存在，U1脚始终输出高电平Q1始终导通，UC3842脚始终是低电平而停止工作。正反馈？ 九、功率因数校正电路（PFC）1、原理示意图：2、工作原理： 输入电压经L1、L2、L3等组成的EMI滤波器，B

14、RG1整流一路送PFC电感，另一路经R1、R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的取样，用以调整控制信号的占空比，即改变Q1的导通和关断时间，稳定PFC输出电压。L4是PFC电感，它在Q1导通时储存能量，在Q1关断时施放能量。D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管，C6、C7滤波。PFC电压一路送后级电路，另一路经R3、R4分压后送入PFC控制器作为PFC输出电压的取样，用以调整控制信号的占空比，稳定PFC输出电压。 十、输入过欠压保护 1、 原理图：2、 工作原理： AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压。 取样电压分为两路，一路

15、经R1、R2、R3、R4分压后输入比较器3脚，如取样电压高于2脚基准电压，比较器1脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。另一路经R7、R8、R9、R10分压后输入比较器6脚，如取样电压低于5脚基准电压，比较器7脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。整流二极管与稳压二极管有何异同2011-6-11 7:17:00二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，电路中常把它用在整流、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后，其两端的电压基本 保持不变。而整流二极管反向击穿后

16、就损坏了.这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动， 或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。整流二极管和稳压二极管都是PN半导体器件.所不同的是整流二极管用的是单向导电性.稳压二极管是利用了其反向特性.在电路中反向联接开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成，见图1。1 主电路冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电。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核心部分。输出整流与滤波

17、：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。2 控制电路一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器，改变其脉宽或脉频，使输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。3 检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。4 辅助电源实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片）工作供电。三开关电源的工作原理开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关无件接通时输入电源Vi通过开关S

18、和滤波电路向负载RL提供能量，当开关S断开时，电路中的储能装置（L1、C2、二极管D组成的电路）向负载RL释放在开关接通时所储存的能量，使负载得到连续而稳定的能量。VO=TON/T*ViVO   为负载两端的电压平均值TON  为开关每次接通的时间T   为开关通断的工作周期 由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，VO间电压平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便使输出电压VO维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（TimeRationC

19、ontrol,缩写为TRC）。按TRC控制原理，有三种方式：1 脉冲宽度调制（PulseWithModulation,缩写为PWM）开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。2 脉冲频率调制（PulseFrequencyModulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。3 混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合。4 开关电源的维修打开电源的外壳，检查保险丝是否熔断，再观察电源的内部情况，如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂，则应重点检查此处元件及相关电路元件。

20、闻：闻一下电源内部是否有糊味，检查是否有烧焦的元器件。量：没通电前，用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障，则大多数情况下，高压滤波电容两端的电压未泄放悼，此电压有300多伏，需小心。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况，电阻值不应过低，否则电源内部可能存在短路。电容器应能充放电。脱开负载，分别测量各组输出端的对地电阻，正常时，表针应有电容器充放电摆动，最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。加电检测通电后观察电源是否有烧保险及个别元件冒烟等现象，若有要及时切断供电进行检修。测量高压滤波电容两端有无300伏输出，若无应重点查整流二极管、滤波

21、电容等。测量高频变压器次级线圈有无输出，若无应重点查开关管是否损坏，是否起振，保护电路是否动作等，若有则应重点检查各输出侧的整流二极管、滤波电容、三通稳压管等。如果电源启动一下就停止，则该电源处于保护状态下，可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压，如果电压超出规定值，则说明电源处于保护状态下，应重点检查产生保护的原因。2 常见故障 保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下，电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管，高压滤波电解电容，逆变功率开关管等，检查一下这此元器件有无击穿、开路、损坏等

22、。如果确实是保险丝熔断，应该首先查看电路板上的各个元件，看这些元件的外表有没有被烧糊，有没有电解液溢出，如果没有发现上述情况，则用万用表测量开关管有无击穿短路。需要特别注意的是：切不可在查出某元件损坏时，更换后直接开机，这样很有可能由于其它高压元件仍有故障又将更换的元件损坏，一定要对上述电路的所有高压元件进行全面检查测量后，才能彻底排除保险丝熔断的故障。无直流电压输出或电压输出不稳定如果保险丝是完好的，在有负载情况下，各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的：电源中出现开路、短路现象，过压、过流保护电路出现故障，辅助电源故障，振荡电路没有工作，电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管

23、被击穿，滤波电容漏电等。在用万用表测量次级元件，排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后，如果这时输出为零，则可以肯定是电源的控制电路出了故障。若有部分电压输出说明前级电路工作正常，故障出在高频整流滤波电路中。高频滤波电路主要由整流二极管及低压滤波电容组成直流电压输出，其中整流二极管击穿会使该电路无电压输出，滤波电容漏电会造成输出电压不稳等故障。用万用表静态测量对应元件即可检查出其损坏的元件。例：某一24伏直流电机供电电源通电后无直流24伏输出 ，拆开电源外壳，观察保险丝未烧断且电路板无明显的烧焦处或破裂元件，在未通电情况下量AC输入端阻值和DC输出端阻值正常，量开关管、整流桥、整流管等重要

24、元件正常，故判断不存在内部严重短路的可能，估计保护电路动作。经检查此开关电源采用U3842 PWM控制芯片，经查找相关的资料得知，当U3842芯片的3端电压高于1伏时，内部电流敏感比较器输出高电平，将PWM锁存器复位使输出关闭。通电测量U3842的3端高于1伏，6端无输出，经检查相关电路，发现稳压管D2击穿，如图3，故PC1导通，致使U3842的3端为高电平，故6端无输出，开关管不工作，直流侧无直流输出。更换同型号稳压管D2，故障解除。电源负载能力差电源负载能力差是一个常见的故障，一般都是出现在老式或工作时间长的电源中，主要原因是各元器件老化，开关管的工作不稳定，没有及时进行散热等。应重点检查

25、稳压二极管是否发热漏电，整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。例：我厂近红处激光光谱仪（VECTOR 22），开机后无法完成自检并报警且主板指示灯不断闪烁。经检查，供光谱仪主板的直流5V电源仅剩2.3伏左右，脱开5V直流电源的负载，通电再次测量5V直流电源，这时则有5V，初步判断此5V直流电源带载能力差，拆开电源外壳进行检修，由于没有带负载时，通电有直流5V输出，故重点检查次级线圈侧的输出整流电路，给5伏电源接上假负载通电进行测量发现三通稳压7805的1、2脚之间电压为5.2伏，2、3脚之间却剩2.3伏，如图4，故判断三通稳压管7805性能变坏，更换三通稳压管7805故障解决。 如何修

26、开关电源首先，我们要知道开关电源的工作原理。电源先将高电压交流电（220V）通过全桥二极管整流以后成为高电压的波动直流电，再经过电容滤波以后成为较为平滑的高压直流电。    此时，控制电路控制大功率开关管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着，把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使负载工作的低电压强电流的直流电。其中，控制电路是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值，并向功率开关管发出信号控制电压上下调整的幅度。在计算机开关电源中，由于电源输入部分工作在高电压、大电流的状态下，故障率最高；其次输出直流部

27、分的整流二极管、保护二极管、大功率开关三极管较易损坏；再就是脉宽调制器的反馈和保护部分。以下是总节的维修方法：一、在断电情况下，“望、闻、问、切”注意！：没通电前，用万用表量一下高压电容两端的电压先。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障，则大多数情况下，高压滤波电容两端的电压未泄放掉，此电压有300多伏，如果不小心被阁下玉手摸到，一定让你留下难忘的记忆！由于检修电源要接触到220V高压电，人体一旦接触36V以上的电压就有生命危险。因此，在有可能的条件下，尽量先检查一下在断电状态下有无明显的短路、元器件损坏故障。首先，打开电源的外壳，检查保险丝是否熔断，再观察电源的内部情况，如果发现电源的

28、PCB板上元件破裂，则应重点检查此元件，一般来讲这是出现故障的主要原因；闻一下电源内部是否有糊味，检查是否有烧焦的元器件；问一下电源损坏的经过，是否对电源进行违规的操作，这一点对于维修任何设备都是必须的。在初步检查以后，还要对电源进行更深入地检测。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况，如果电阻值过低，说明电源内部存在短路，正常时其阻值应能达到100千欧以上；电容器应能够充放电，如果损坏，则表现为AC电源线两端阻值低，呈短路状态，否则可能是开关管击穿。然后检查直流输出部分。脱开负载，分别测量各组输出端的对地电阻，正常时，表针应有电容器充放电摆动，最后指示的应为该路的泄放电阻的阻

29、值。否则多数是整流二极管反向击穿所致。二、加电检测在通过上述检查后，就可通电测试。这时候才是关键所在，需要有一定的经验、电子基础及维修技巧。一般来讲应重点检查一下电源的输入端，开关三极管，电源保护电路以及电源的输出电压电流等。如果电源启动一下就停止，则该电源处于保护状态下，可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压，如果电压超出规定值，则说明电源的处于保护状态下，应重点检查产生保护的原因。由于接触到高电压，建议没有电子基础的朋友要小心操作。三、常见故障1保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下，电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保

30、险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管，高压滤波电解电容，逆变功率开关管等，检查一下这些元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断，应该首先查看电路板上的各个元件，看这些元件的外表有没有被烧糊，有没有电解液溢出。如果没有发现上述情况，则用万用表测量开关管有无击穿短路。2无直流电压输出或电压输出不稳定如果保险丝是完好的，在有负载情况下，各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的：电源中出现开路、短路现象，过压、过流保护电路出现故障，振荡电路没有工作，电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。在用万用表测量次级元件，排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况

31、后，如果这时输出为零，则可以肯定是电源的控制电路出了故障。3电源负载能力差电源负载能力差是一个常见的故障，一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中，主要原因是各元器件老化，开关管的工作不稳定，没有及时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电，整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。   检修实例1.一电脑ATX电源，通电无电压输出，电源内发出吱吱声。这是电源过载或无负载的典型特征。先仔细检查各个元件，重点检查整流二极管、开关管等。经过仔细检查，发现一个整流二极管1N4007的表面已烧黑，而且电路板也给烧黑了。找同型号的二极管换下，用万用表一量果然是击穿的。接上电源，可风扇不

32、转，吱吱声依然。用万用表量12V输出只有0.2V， 5V只有0.1V。这说明元件被击穿时电源启动自保护。测量初级和次级开关管，发现初级开关管中有一个已损坏，用相同型号的开关管换上，故障排除，一切正常。    总节：以上检查走了弯路，未通电前，应测量一下开关管是否损坏。 检修实例2.没有吱吱声,上一个保险丝就烧一个保险丝。由于保险丝不断地熔断，搜索范围就缩小了。可能性只有3个： 1、整流桥击穿；2、大电解电容击穿；3、初级开关管击穿。电源的整流桥一般是分立的四个整流二极管，或是将四个二极管固化在一起。将整流桥拆下一量是正常的。大电解电容拆下测试后也正常，注

33、意焊回时要注意正负极。最后的可能就只剩开关管了。这个电源的初级只有一个大功率的开关管。拆下一量果然击穿，找同型号开关管换上，问题解决。其实，维修电源并不难，一般电源损坏都可以归结为保险丝熔断、整流二极管损坏、滤波电容开路或击穿、开关管击穿以及电源自保护等，因开关电源的电路较简单，故障类型少，很容易判断出故障位置。开关型稳压电源的噪声源主要有： 1.开关晶体管开关工作产生的噪声高频开关型稳压电源开关晶体管中流经较大的脉冲电流，正反激励变换器与直流重叠回归变换器的输出几乎都是方波，其中含有丰富的谐波，在开关接通过时由于变压器的漏感与输出整流二极管的恢复特性形成电流震荡，二极管上产生浪涌电压。而当开

34、关断开时，由于寄生电感和寄生电容的作用，也要产生高频震荡电压即浪涌电压。 2.整流二极管恢复特性产生的噪声当采用PN结型硅二极管进行高频整流时，正向电流所蓄积的电荷在加反电压时不能马上消失，由于载流子的蓄积效应，二极管中流经反向电流，若反向电流恢复时的电流上升率di/dt较大时，由于电感作用要产生较大的尖峰电压，即所谓的恢复噪声。 3.变压器产生的噪声流经高频开关型稳压电源变压器绕组的电流形成磁通，其中大部分通过导磁率高的磁芯，但仍有少部分绕组间隙辐射出去，产生电磁感应噪声。 如果要学会排除开关电源的故障，我们得对其工作原理以及哪些元件易损坏有个了解（图1、2）。当市电从输入端输入时，首先到达

35、由电容和电感组成L型或型滤波电路进行滤波，以消除市电中的浪涌电压和干扰信号，提高电源质量。同时，在市电输入端还串接有保险管，当电源发生短路性故障时，保险管熔断，避免故障扩大化。并且，现在大多数的开关电源输入端还并有压敏电阻。这种电阻当电压正常时，阻值为无穷大，不影响电路的工作。而一旦电压过高，压敏电阻将短路，使通过保险管的电流增大，保险管熔断，避免了因高压致其他元件损坏。 经过滤波后的交流电经二极管桥式整流电路和高压大容量电容滤波后，生成300V的高压直流电压，之后该电压经电阻降压和简单稳压后送入振荡控制电路以生成振荡信号，生成的振荡信号通过电源振荡管放大后，配合高频变压器，会被转变为低压交流

36、电压，低压交流电压再经过一次整流滤波后，就可以生成各种可供设备使用的低压直流电了。另外，在主电压输出端，还设有电压采样反馈电路，将当前电压反馈回振荡控制电路，一旦主电压由于负载变化而产生电压漂移时，振荡控制电路将改变振荡脉宽，以保证输出电压的稳定性。同时，当负载短路时，采样反馈信号也会及时通知振荡控制电路，停止电压的输出，避免电源因过载而损坏.开关电源的故障检修 首先应观察电源保险管是否损坏。如保险管损坏，不能急于更换，必须要先检查电源是否存在短路现象。方法：用万用表的电阻挡测试电源保险管后的交流端(测试点一)，其正常电阻应在数十千欧姆以上，如电阻为零，则说明电源存在交流短路现象。另外，我们还

37、应重点检查电源的交流滤波电容是否损坏；同时如果有压敏电阻的话，还应检查这一电阻。 如上述测试结果正常，我们接着应检测电源的四个整流二极管(测试点二)。在正常状态下，二极管的正向电阻为数k(用万用表×1k挡测试)，反向电阻接近无穷大。如发现测试结果不正常，则需更换。顺着排查下来，接着要做的是测试电源的直流电阻这一部位(测试点三)，其正常电阻也在数k，如电阻为零，则说明存在直流短路。造成直流短路的原因比较多，像滤波电容短路性损坏、电源振荡管损坏，振荡集成块及外围电路部分损坏都可能造成短路现象。在此，需要说明的是在更换电源振荡管之前，必须确定振荡集成块及外围电路正常，否则会造成电源管的再次

38、损坏。 排除了开关电源上述问题后，说明故障大多存在于振荡控制电路、采样反馈电路或负载上。这时，我们应先检查振荡集成块的供电电路是否正常(测试点四)，其正常的电压应该在10V左右(特别提醒：由于测试电压应在通电情况下进行，而电源板上有高压的市电，因此要特别注意人身安全，不可尝试直接触摸电源的任何部分)。如该点无电压或电压很低，首先要检查降压电阻是否损坏；其次再检查振荡集成块和其外部的供电电路是否正常。如外围电路未发现故障，建议更换振荡集成块。当然，有时候电源不能正常输出电压也有可能是由于负载短路使电源保护造成的。对这款电源而言，我们只须将输出线拔除，检查输出电压是否正常(测试点五)，即可确定故障

39、部位。前面的故障排除后，最后还应该检查反馈电路部分， 一般来说这部分故障主要集中在光电耦合器和其放大电路上，要特别注意。 开关电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！转华为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！成本很低如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义 开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有. 开关电源的工作原理是: 1.交流电源输入经整流滤波成直流; 2.通过高频PWM(

40、脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; 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.输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的. 交流电源输入时一般要经过厄流圈一类的东西,过滤掉电网上的干扰,同时也过滤掉电源对电网的干扰; 在功率相同时,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;开关变压器的次级可以有多个绕组或一个绕组有多个抽头,以得到需要的输出;一般还应该增加一些保护电路,比如空载、短路等保护,否则可能会烧毁开关电源ATX电源的主要组成部分EMI滤波电路：EMI滤波电路主要作用是滤除外界电网的高频脉

41、冲对电源的干扰，同时也起到减少开关电源本身对外界的电磁干扰，在优质电源中一般都有两极EMI滤波电路。 一级EMI电路：交流电源插座上焊接的是一级EMI电源滤波器电路，这是一块独立的电路板，是交流电输入后所经过的第一组电路，这个由扼流圈和电容组成的低通网络能滤除电源线上的高频杂波和同相干扰信号，同时也将电源内部的干扰信号屏蔽起来，构成了电源抗电磁干扰的第一道防线。 二级EMI电路：市电进入电源板后先通过电源保险丝，然后再次经过由电感和电容组成的第二道EMI电路以充分滤除高频杂波，然后再经过限流电阻进入高压整流滤波电路。保险丝能在电源功率太大或元件出现短路时熔断以保护电源内部的元件，而限流电阻含有

42、金属氧化物成分，能限制瞬间的大电流，减少电源对内部元件的电流冲击。桥式整流器和高压滤波：经过EMI滤波后的市电，再经过全桥整流和电容滤波后就变成了高压的直流电。将输入端的交流电转变为脉冲直流电，目前有两种形式，一种是全桥就是把四个二极管封装在一起，一种是用4个分立的二极管组成桥式整流电路，作用相同，效果也一样。一般说来，在全桥附近应该有两个或更多的高大桶状元件，即高压电解电容，其作用是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比较平稳的直流电。高压电解电容的使用与开关电路的设计有密切关系，其容量往往是以往电源评测时的焦点，但实际上它的容量和电源的功率毫无关系，不过增大它的容量会减小电源的纹波干扰，提高电

43、源的电流输出质量。PFC电路：PFC电路称为功率因素校正或补偿电路，功率因素越高，电能利用率就越大。目前PFC电路有两种方式，一种是无源式PFC，又称被动式PFC，一种是有源式PFC，又称主动式PFC。无源式PFC是通过一个工频电感来补偿交流输入的基波电流与电压的相位差，迫使电流与电压相位一致，无源PFC效率较低，一般只有65%-70%，且所用的工频电感又大又笨重，但由于成本低，仍有许多 ATX电源采用这种方式。有源PFC是由电子元器件组成的，体积小，重量轻，通过专用的IC去调整电流波形的相位，效率大大提高，达95%以上，但由于成本较高，通常只能在高级应用场合才能看到。开关三极管与开关变压器：

44、开关电源顾名思义其核心就是开关二字。开关三极管和开关变压器是开关电源的核心部件，通过自激式或他激式使开关管工作在饱和、截止（即开、关）状态，从而在开关变压器的副绕组上感应出高频电压，再经过整流、滤波和稳压后输出各种直流电压。开关三极管和开关变压器是ATX电源的核心部件，其质量直接影响电源的好坏和使用寿命，尤其是开关三极管，工作在高反压状态下，没有足够的保护电路，很容易击穿烧毁。开关管的品质直接决定了电源的稳定性，它也是电源中主要的发热元件，拆开电源后看到的主散热片上的两个晶体管就是开关管。 影响高频开关变压器性能的因素包括铁氧体的效率、磁芯截面积的大小和磁隙的宽度，截面积过小的变压器容易产生磁

45、饱和而无法输出较大的功率，各个绕组的匝数直接影响输出的电压，通常我们无法具体的掌握这些参数，所以无法准确的判断变压器到底能输出多大的功率，只有通过电子负载机测量才能知道，另外，开关变压器的输出端虽然很多，但其中的某些输出端使用的却是相同的绕组，比如+3.3VDC和+5VDC就是这样，所以当+3.3VDC输出最大电流时+ 5VDC就无法输出很大的电流了，所以我们不能将电源各个输出端的功率进行简单的累加。 除主变压器外，一般电源内还应有两个小变压器，其中一个将开关电路控制信号进行放大以驱动开关管进行工作，同时还可以将开关管工作的高压区和集成电路工作的低压区进行物理隔离。另外一个完全是一套独立的小型

46、开关电源，这就是我们所说的待机电路，其输出的电压为电源的主电路供电，同时通过+5V StandBy端输出到主板来实现唤醒功能。 低压整流滤波电路：经过高频开头变压器降压后的脉动电压同样要使用二极管和电容进行整流和滤波，只是此时整流时的工作频率很高，必须使用具有快速恢复功能的肖特基整流二极管，普通的整流二极管难当此任，而整流部分使用的电容也不能有太大的交流阻抗，否则就无法滤除其中的高频交流成分，因此选择的电容不但容量要大，还要有较低的交流电阻才行，此外还能见到1、2个体积硕大的带磁心的电感线圈，与滤波电容一起滤除高频的交流成分，保证输出纯净的直流电。 由于低压整流端需要输出很大的电流，所以整流二

47、极管同样会产生大量的热量，这些二极管与前面的开关管都需要单独的散热片进行散热，电源中另一个散热片上所固定的就是这些元件。从这些元件输出的就是各种不同电压的输出电流了。 稳压和保护电路：稳压电路通常是从电源输出端的输出电压取样出部分电压与标准电压作比较，比较出的差值经过放大后去驱动开关三极管，调节开关管的占空比，从而达到电压的稳定。保护电路的作用是通过检测各端输出电压或电流的变化，当输出端发生短路、过压、过流、过载、欠压等到现象时，保护电路动作，切断开关管的激励信号，使开关管停振，输出电压和电流为零，起到保护作用 开关电源由以下几个部分组成： 一、主电路 从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：

48、 1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。 2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。 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核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。 4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。二、控制电路 一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。三、检测电路 除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表资

49、料。四、辅助电源 提供所有单一电路的不同要求电源。 电源输入滤波器全桥整流直流滤波开关管（振荡逆变）开关变压器输出整流与滤波。有的人会产生这样的疑问，先把220V的交流变成了直流，然后通过变换器把直流变成交流，最后又把交流变成直流输出，兜了这么大的一个圈子，干吗不把220V的交流电直接变成所需要的直流呢？其实，交流市电先由电源变压器变压，整流滤波后得到未稳定的直流电压，再经过调整后得到所需要的直流电压，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。但是它的缺点是需要庞大而笨重的功频变换器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且调整管是工作在线性状态，

50、调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。总之这种电源不适合计算机用。开关电源原理一、 开关电源的电路组成：开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下：二、 输入电路的原理及常见电路：1、AC输入整流滤波电路原理： 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在

51、压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量

52、变小，输出的交流纹波将增大。2、 DC输入滤波电路原理： 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。 R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路

53、。三、 功率变换电路：1、 MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。2、 常见的原理图：3、工作原理：R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得

54、的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断 。R1和Q1中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量也就越多；当Q1截止时，变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。

55、IC根据输出电压和电流时刻调整着脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输出电流和电压。C4和R6为尖峰电压吸收回路。4、推挽式功率变换电路：Q1和Q2将轮流导通。5、有驱动变压器的功率变换电路：T2为驱动变压器，T1为开关变压器，TR1为电流环。四、 输出整流滤波电路：1、 正激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管，D2为续流二极管，R1、C1、R2、C2为削尖峰电路。L1为续流电感，C4、L2、C5组成型滤波器。2、 反激式整流电路： T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感，R2为假负载，C4、L

56、2、C5组成型滤波器。3、 同步整流电路： 工作原理：当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。五、 稳压环路原理：1、反馈电路原理图： 2、工作原理：当输出U0升高，经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后，U1脚电压升高，当其超过U1脚基准电压后U1脚输出高电平，使Q1导通，光耦OT1发光二极管发光，光电三极管导通，UC3842脚电

57、位相应变低，从而改变U1脚输出占空比减小，U0降低。当输出U0降低时，U1脚电压降低，当其低过U1脚基准电压后U1脚输出低电平，Q1不导通，光耦OT1发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842脚电位升高，从而改变U1脚输出占空比增大，U0降低。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节VR1可改变输出电压值。反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。【b】由于版面有限，还有很多没上传，有空会上传上去。如果你急需要看全文的话，可以留个邮箱。【/b】六、短路保护电路： 1、在输出端短路的情况下，PW

58、M控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内，它可以用多种方法来实现限流电路，当功率限流在短路时不起作用时，只有另增设一部分电路。 2、短路保护电路通常有两种，下图是小功率短路保护电路，其原理简述如下： 当输出电路短路，输出电压消失，光耦OT1不导通，UC3842脚电压上升至5V左右，R1与R2的分压超过TL431基准，使之导通，UC3842脚VCC电位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作后脚电位消失，TL431不导通UC3842脚电位上升，UC3842重新启动，周而复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成正常工作状态。 3、下图是中功率短路保护电路，其原理简述如下： 当输出短路，UC3842脚电压上升,U1 脚电位高于脚时，比较器翻转脚输出高电位，给 C1充电，当C1两端电压超过脚基准电压时 U1脚输出低电位，UC3842脚低于