开关电源实际电路分析

1、开关电源实际电路分析开关电源实际电路分析2一、开关电源概述一、开关电源概述 工作过程：工作过程： 50H50HZ Z交流交流未稳直流未稳直流高频脉冲高频脉冲稳定直流。稳定直流。 1. 1.组成框图组成框图3 2. 2.开关电源各组成电路和主要元器件作用开关电源各组成电路和主要元器件作用 低频整流滤波电路：将低频整流滤波电路：将220V220V交流电网电压直接交流电网电压直接整流滤波成稳定的直流电压，通常在整流滤波成稳定的直流电压，通常在300V300V左右。左右。 储能电感：实现能量储存和转换。因常采用变储能电感：实现能量储存和转换。因常采用变压器形式，故又称储能变压器或开关变压器。压器形式，

2、故又称储能变压器或开关变压器。 输出端高频整流、滤波电路：将开关变压器输输出端高频整流、滤波电路：将开关变压器输出的脉冲占空比可控的高频脉冲整流滤波成稳定的直出的脉冲占空比可控的高频脉冲整流滤波成稳定的直流电压。流电压。 开关调整管：工作在开关状态，控制接通或断开关调整管：工作在开关状态，控制接通或断开时间，可以控制输出直流电压的高低。开时间，可以控制输出直流电压的高低。 开关振荡电路：为开关管提供开关振荡脉冲，开关振荡电路：为开关管提供开关振荡脉冲，使其工作在开关状态。使其工作在开关状态。4 控制电路：通常由误差放大电路和脉宽控制电路控制电路：通常由误差放大电路和脉宽控制电路组成。由误差放大

3、电路对输出电压进行检测，产生误差组成。由误差放大电路对输出电压进行检测，产生误差信号，通过脉宽控制电路，控制开关管的导通时间，以信号，通过脉宽控制电路，控制开关管的导通时间，以达到控制输出电压的目的。达到控制输出电压的目的。 过压、过流保护电路：在过压或过流时，使开关过压、过流保护电路：在过压或过流时，使开关管截止或切断相关电路。管截止或切断相关电路。 3.3.开关电源的特点开关电源的特点 功耗小、效率高功耗小、效率高, , 电源效率一般为电源效率一般为 (80(8090)90) 稳压范围宽稳压范围宽, 130, 130260V 260V 过压、过流保护容易过压、过流保护容易 省去了笨重的电源

4、变压器，体积小省去了笨重的电源变压器，体积小 温升小温升小 热底板、开关管易击穿、电路复杂热底板、开关管易击穿、电路复杂54.4.基本原理基本原理 图示是开关稳压电源的基本原理图，由开关调整管图示是开关稳压电源的基本原理图，由开关调整管VTVT，储能电路储能电路 ( (由由VDVD，L L，C C组成组成) )和控制电路三部分组成。控制和控制电路三部分组成。控制电路产生一个脉冲宽度可调的矩形脉冲，它控制开关调整管电路产生一个脉冲宽度可调的矩形脉冲，它控制开关调整管的导通时间的长短。当正脉冲来到时，的导通时间的长短。当正脉冲来到时，VTVT饱和导通，通过饱和导通，通过VTVT的电流的电流i iL

5、 L经经L L形成回路，通过形成回路，通过L L的电流的电流i iL L不能突变，而是从零不能突变，而是从零按线性增大。脉冲宽度越大，按线性增大。脉冲宽度越大，VTVT导通的时间越长，则导通的时间越长，则i iL L越大。越大。6二、开关稳压电源的分类二、开关稳压电源的分类 1.根据开关调整管与负载的连接方式划分并联式根据开关调整管与负载的连接方式划分并联式和串联式。和串联式。 串联型开关稳压电源框图串联型开关稳压电源框图 整机底板带电，俗称整机底板带电，俗称“热底板热底板”。 内阻小，稳压性能好，对开关调整管的最大集电极内阻小，稳压性能好，对开关调整管的最大集电极电流与电流与c-ec-e极间

6、的耐压要求低。极间的耐压要求低。 输出直流电压的纹波系数小，电路简单易调整。输出直流电压的纹波系数小，电路简单易调整。 7并联型开关电源框图并联型开关电源框图 并联型开关电源和串联型开关电源，都因主电源并联型开关电源和串联型开关电源，都因主电源未能与电网火线隔离，会使底板带电。未能与电网火线隔离，会使底板带电。 8变压器耦合并联型开关电源框图变压器耦合并联型开关电源框图 将脉冲变压器次级电路和电网电源进行了隔离，机板将脉冲变压器次级电路和电网电源进行了隔离，机板上除了与变压器初级相联的电路外，其余电路均不带电，上除了与变压器初级相联的电路外，其余电路均不带电，俗称俗称“冷底板冷底板”。9 2.

7、 2.根据开关调整管是否参与振荡划分：自激根据开关调整管是否参与振荡划分：自激式和它激式式和它激式 自激式开关电源自激式开关电源 利用电源电路中的开关晶体管、脉冲变压器利用电源电路中的开关晶体管、脉冲变压器等组成正反馈环路，完成自激振荡，产生开关脉冲，等组成正反馈环路，完成自激振荡，产生开关脉冲，开关调整管同时也是正反馈自激振荡环路中的振荡开关调整管同时也是正反馈自激振荡环路中的振荡管。管。 它激式开关电源它激式开关电源 需要外来激励信号来驱动开关调整管的通断，需要外来激励信号来驱动开关调整管的通断，它激式开关电源中的开关调整管不参与开关脉冲的它激式开关电源中的开关调整管不参与开关脉冲的振荡。

8、振荡。10 3. 3.根据输出电压的调整方式划分：调宽式和调频式根据输出电压的调整方式划分：调宽式和调频式 稳压电源的调整和稳定，可调节开关脉冲的占空比来稳压电源的调整和稳定，可调节开关脉冲的占空比来实现。调节的方法有两种：一种是周期保持不变而改变脉实现。调节的方法有两种：一种是周期保持不变而改变脉冲宽度，这种为调宽式开关稳压电源，如图冲宽度，这种为调宽式开关稳压电源，如图a a所示，另一所示，另一种是改变占空比时，整个周期也改变，称为调频式开关稳种是改变占空比时，整个周期也改变，称为调频式开关稳压电源，如图压电源，如图b b所示。所示。11三、东芝两片机彩电开关电源三、东芝两片机彩电开关电源

9、 121 1、整流滤波电路、整流滤波电路 电源开关闭合后电源开关闭合后,220V,220V交流电经熔断管交流电经熔断管F801F801、线路滤波、线路滤波器器T801T801，VD801VD801VD804VD804桥式整流后，在滤波电容桥式整流后，在滤波电容C810C810上形上形成约成约300V300V左右未稳直流电压。左右未稳直流电压。 C801C801、T801T801的作用是滤除市电内的高频干扰信号，同的作用是滤除市电内的高频干扰信号，同时也防止机内开关电源的干扰脉冲进入交流电网，时也防止机内开关电源的干扰脉冲进入交流电网， C803C803C806C806用来滤除高频干扰并保护整流

10、二极管用来滤除高频干扰并保护整流二极管。 13STRSTR54125412内部电路内部电路 VT1VT1为开关管，为开关管，VT2VT2为稳压控制管，为稳压控制管，VT3VT3为误差放大为误差放大管管 ，R2R2和和R4R4为取样电阻为取样电阻2、开关振荡过程、开关振荡过程14 C810 C810上的上的300V300V直流电压直流电压, ,一路经开关变压器一路经开关变压器T802T802的的一次绕组一次绕组 、加到、加到STR5412STR5412的脚的脚, STR5412, STR5412的脚的脚内接开关管内接开关管VT1VT1的集电极；另一路经启动电阻的集电极；另一路经启动电阻R811R

11、811加到加到Q801 Q801 脚内接的开关管脚内接的开关管VT1VT1的基极，的基极，VT1VT1被开启导通。被开启导通。VT1VT1集电极电流在集电极电流在T802T802、绕组上产生正、负感、绕组上产生正、负感应电势，在应电势，在T802T802二次侧、正反馈绕组得到正负二次侧、正反馈绕组得到正负的感应电动势，此电势通过的感应电动势，此电势通过C811C811、R812R812加到加到Q801Q801脚内脚内部开关管的基极，使开关管部开关管的基极，使开关管VT1VT1的集电极电流进一步增的集电极电流进一步增大，正反馈的结果大，正反馈的结果,VT1,VT1迅速进入饱和导通状态。迅速进入饱

12、和导通状态。15开关管开关管饱和时饱和时的电流的电流 C811 C811充电：充电：T802 T802 正正C811R812VT1b-eC811R812VT1b-e结结STR-5412STR-5412的脚的脚T802T802负，充电电流保持负，充电电流保持VT1VT1的饱和导的饱和导通。通。+300V+300V经经T802T802、绕组和、绕组和VT1VT1对负载供电、对负载端对负载供电、对负载端电容电容C812C812充电，同时充电，同时T802T802储存磁场能量。储存磁场能量。16开关管开关管截止时截止时的电流的电流正负电势经正负电势经C812C812、L811L811使使VD807VD

13、807导通，储存的磁场能通导通，储存的磁场能通过过 V D 8 0 7V D 8 0 7 向 负 载 泄 放 （向 负 载 泄 放 （ T 8 0 2T 8 0 2 正正 C 8 1 2 C 8 1 2 地地VD807L811T802VD807L811T802负）负）, ,对对C812C812继续补充能量。继续补充能量。C811C811电压经电压经R812R812、STR-5412STR-5412内部内部VD3VD3放电；放电；+300V+300V也经也经R811R811对对C811C811反向充电（反向充电（+300VR811R812C811T802+300VR811R812C811T802

14、绕组、绕组、电源输出端的外接负载电源输出端的外接负载地）。这一过程使地）。这一过程使VT1VT1的基极的基极电位上升并重新导通。电位上升并重新导通。17 VT1 VT1一旦退出饱和，集电极电流的减少，于是一旦退出饱和，集电极电流的减少，于是T802T802各绕组感应电势反相，各绕组感应电势反相，T802T802正反馈绕组的感应电势变正反馈绕组的感应电势变成负正成负正, ,此感应电势再经此感应电势再经R812R812、C811C811反馈到反馈到Q801Q801脚内接的开关管脚内接的开关管VT1VT1的基极，使的基极，使VT1VT1电流进一步减少，电流进一步减少，正反馈作用促使正反馈作用促使VT

15、1VT1迅速进入截止状态。迅速进入截止状态。3.3.稳压控制过程稳压控制过程 现以现以U U0 0 增加为例，说明稳压控制过程：增加为例，说明稳压控制过程： U U0 0Q801Q801（STR-5412STR-5412）的脚间电压）的脚间电压U U VT3VT3的的Ube3 IC3VT2Ube3 IC3VT2的的Ib2 VT2Ib2 VT2的的Ic2 Ic2 VT2VT2的的c-ec-e间电阻间电阻rceC811rceC811的充电时间即的充电时间即VT1VT1的导通的导通时间时间U U0 0。 反之亦然。反之亦然。18四、四、TCL21228TCL21228彩电开关电源电路分析彩电开关电源

16、电路分析192.2.稳压过程稳压过程 稳压电路由误差放大管稳压电路由误差放大管Q801Q801、取样电路和控制管、取样电路和控制管Q802Q802、Q803Q803共同组成。、取样绕组上的感应电动势经共同组成。、取样绕组上的感应电动势经D805D805整流、整流、C811C811滤波，产生取样电压。当由于某种原因引起输滤波，产生取样电压。当由于某种原因引起输出端出端112V112V电压升高时，取样电压亦升高，经电压升高时，取样电压亦升高，经R805R805、VR801VR801、R806R806分压后，使误差放大管分压后，使误差放大管Q801Q801基极电位上升，而基极电位上升，而Q801Q8

17、01射极由射极由D808D808提供基准电压提供基准电压, ,故误差放大管故误差放大管Q801Q801正偏导通电正偏导通电压减小压减小, ,集电极电流减小集电极电流减小, ,集电极电位下降，经集电极电位下降，经D813D813使使Q802Q802基极电位下降基极电位下降, ,会使会使Q802Q802、Q803Q803提前导通提前导通, ,并导致开关管并导致开关管Q804Q804饱和期缩短而提前截止饱和期缩短而提前截止, ,促使输出电压降回正常值。促使输出电压降回正常值。 所以，如果所以，如果Q801Q801出现截止性故障或出现截止性故障或Q802Q802、Q803 c-e Q803 c-e 短路性故障短路性故障, ,都将可能导致输出电压下降，反之都将可能导致输出电压下降，反之, ,将引起输将引起输出电压升高。出电压升高。203.3.过压保护电路过压保护电路 D809D809为保护二极管，当误差放大管为保护二极管，当误差放大管Q801Q801因故障引起因故障引起集电极电位变高并超过集电极电位变高并超过9.1V9.1V时，时， D809D809便击穿导通，将便击穿导通，将Q802Q802基极箝定在基极箝定在9.1V9.1V，不至于因，不至于因Q802Q802基极电压过高而造基极电压过高而造成输出电压过高