开关式稳压电源课件

开关式稳压电源课件1开关式稳压电源

开关电源具有稳压范围宽、稳定性好、效益高、体积小、功耗低等优点,在电子设备、数控机床、家电产品中得到广泛应用。开关式稳压电源开关电源具有稳压范围宽、稳定性2开关式稳压电源一:开关电源的分类1:按开关电源晶体管的连接方式⑴串联型—开关管串联输入电压与输出负载之间。⑵并联型—开关管并联输入电压与输出负载之间。开关式稳压电源一:开关电源的分类3开关式稳压电源2:按开关电源的启动方式分类⑴它激式—在电路中附加一个振荡器，在开机时起振,当电源有直流输出后.以电源产生的信号作为开关信号。⑵自激式一利用开关管和脉冲变压器构成反馈环路,完成自激振荡。开关式稳压电源2:按开关电源的启动方式分类4开关式稳压电源3:按开关电源稳压的控制形式⑴调频式—通过反馈控制开关脉冲的频率,使输出电压达到稳定。⑵调宽式­—通过改变脉冲的宽度，调整开关管导通时间达到输出电压的稳定。开关式稳压电源3:按开关电源稳压的控制形式5开关式稳压电源课件6开关式稳压电源二．开关电源的基本电路

由：低频整流滤波电路，自激整荡电路，脉宽控制电路，取样、基准、误差放大、保护电路等电路构成。其中开关管V513、开关变压器TC和自激振荡电路的作用是使电路进入脉冲工作状态，利用电--磁--电的转换，不断将变压器一次能量，转换到二次负载。由取样，基准、误差放大、脉宽控制电路构成一个负反馈闭环控制系统，对负载电压进行实时监测，保证输出电压的稳定。开关式稳压电源二．开关电源的基本电路7开关式稳压电源三．开关电源部分特殊器件介绍1.电源滤波器（共模滤波器）L501LF01

其作用是消除开关电源特有的开关干扰，这是因为开关电源的功率调整管工作在高频状态，它以尖峰脉冲形式出现，具有很宽的频带从几百HZ到几十MHZ，通过传输形成传导干扰，电源滤波器能有效的抑制这种干扰。开关式稳压电源三．开关电源部分特殊器件介绍8开关式稳压电源2．开关变压器（主要有三个作用）⑴作为储能和一次，二次能量的转换：L上的储能电感量一般5.6~10.5mH。匝数（L1）一般为180~210匝。⑵开关变压器作为正反馈器件使振荡器起振：⑶开关变压器的变压、隔离作用：由于开关变压器二次绕组有几组不同的匝数，可输出不同的直流电压，使负载和电源通过变压器一次绕组隔离。开关式稳压电源2．开关变压器（主要有三个作用）9开关式稳压电源3.功率调整管（开关管）V513

由于工作在高频开关状态，一般采用高频大功率管，一般取：Pcm>50WBVceo>600V。大于电源电压的一倍。开关式稳压电源3.功率调整管（开关管）10开关式稳压电源4.脉冲整流二极管（续流管）VD551、VD552、VD553

由于开关变压器的输出是10~65KHZ的高频脉冲，要求具用良好的开关性能，开关三极管与续流管处于相反的工作状态，当开关管导通时，整流管截止，这时变压器储能，开关管截止时，整流管导通向负载供电。开关式稳压电源4.脉冲整流二极管（续流管）11开关式稳压电源5.熔断电阻器（保险丝电阻）FU501T25A250V

是一种具有双重功能的电阻，在规定的负荷功率和使用环境温度范围内有普通电阻器的特性，当电路发生短路，过载、过流情况时，电阻立即发热，电阻外层表面温度会达到500—600度，其电阻值会几十倍或几百倍的增高，相当断路，从而保护整个电路。开关式稳压电源5.熔断电阻器（保险丝电阻）12开关式稳压电源6.光电耦合器N501由发光二极管和光敏三极管构成，其工作原理是将控制电压通过发光二极管发光强度的变化，投到光敏三极管的光靶上，使三极管e极和c极之间组值随发光强度而成反比例的变化，采用隔离传输的方式传输信号。开关式稳压电源6.光电耦合器N50113开关式稳压电源课件14开关式稳压电源电路结构与工作原理分析从原理图中我们可以看出，开关变压器一次绕组与开关管，串联然后并接在输入端，一次、二次绕组之间换能由开关变压器完成，属于并联输入型，电路中正反馈绕组和自激整荡电路属于自激振荡式，稳压方式采用脉宽调制，是将取样得到的电压变化去改变脉冲宽度。所以该电源属于自激振荡并联输出，调宽型。开关式稳压电源电路结构与工作原理分析15开关式稳压电源1：滤波整流电路由C501、C502、L501构成低通滤波器，对市电进入的对称性干扰有很好的滤波作用，由于一次、二次线圈中有往复的电流通过，在磁芯中正好产生大小相等、方向相反的磁场，因而不存在直流磁化现象，同时对开关电源产生的高频干扰和市电干扰呈现较大的感抗。开关式稳压电源1：滤波整流电路16开关式稳压电源课件17开关式稳压电源课件18开关式稳压电源2自激振荡电路这是一个典型的变压器耦合间歇振荡器，我们来分析一下工作过程：经滤波整流后的+300V直流电压，一路经开关变压器一次绕组③⑦并加到开关管C极，另一路经启动电阻R520、521、522加到开关管B极，提供V513启动电压、V513导通，形成C极电流Ic513，流过开关变压器一次绕组时，产生感应电动势③正⑦负，耦合到正反馈二次绕组极性为①正②负，该电压经正反馈电路R519、C514、VD517加到开关管基极，使基极电位增加，Ic513更大，这是强烈的反馈过程,结果使V513迅速进入饱和导通状态，即完成间歇振荡的脉冲前沿阶段.开关式稳压电源2自激振荡电路19开关式稳压电源2、自激振荡电路由于V513已进入饱和导通，+300V直流电压全部加到变压器一次绕组上,若忽略绕组和V513内部电阻，则⑦端近似接地,③⑦间电流是按线性增长，在这一时间段内，一次线组和二次正反馈绕组上的电压（大小和方向）基本不变,即进入间歇振荡的平顶阶段。时间越长，储能越多。开关式稳压电源2、自激振荡电路20开关式稳压电源

2、自激振荡电路同时,在V513饱和和导通的时间内，二次正反馈绕组①②的感应电压对电容C514充电，充电电路为：①→R519→C514→R524→V513发射结→②，充电的结果C514建立起了下正上负的电位，此电位使V513b极电位下降，迫使V513退出饱和进入放大状态，这导致V513电位下降，这样,使变压器一次，二次绕组的感应电动势反向，③负⑦正，①负②正经反馈电路作用，使V513电位雪崩使的下降，V513迅速从饱和导通转入截止状态，即出现间歇振荡的脉冲后沿阶段。开关式稳压电源2、自激振荡电路21开关式稳压电源

2、自激振荡电路

V513截止后，维持开关管截止的是C514的放电电流，C514下端→R519→VD517，这段时间为间歇振荡的间歇阶段。即向负载供电，C514放电的结果，使V513b极回复到初始状态，在启动电路R520、R521、R522的作用下，V513再次启动，周而复始，即V513导通储能，V513截止，能量释放，这交替进行的两个物理量过程，向负载供电。开关式稳压电源2、自激振荡电路22开关式稳压电源开关式稳压电源23开关式稳压电源3、稳压电路

稳压电路的原理就是通过控制V513饱和导通时间长短来实现的，通过调整开关管基极激励脉冲的正脉冲宽度来实现稳压，电路由取样电路，脉宽调整电路两部分构成。⑴取样电路由R553、552、RP551组成，取样点在主电源+110V输出端。开关式稳压电源3、稳压电路24开关式稳压电源课件25开关式稳压电源⑵脉宽调整电路由光电耦合器N501、V511、V512及基极偏置电路构成。V512相当于一个压控电阻器，与V513 基极（振荡电路）相连，构成对V513基极的分流，通过控制分流来改变开关管导通的时间，调整输出电压，达到稳压的目的。开关式稳压电源⑵脉宽调整电路26开关式稳压电源开关式稳压电源27开关式稳压电源⑵脉宽调整电路当输出电压高于+110V时，经取样电路分压，使V552b极电位上升，由于E极电位稳定，因而迫使C极电位下降，从而使N501一次的发光二极管阴极电位下降，由于N501阳极是由R555和R556对主电路分压后取得的固定偏置电压，N501发光二极管正偏电压增大，则电流增大，发光二极管放光强度增强，使N501二次光敏三极管导通电流增加，内阻减小，又导致V511发射结正偏电压增大，V511C极电流增大，又导致V512b极电位上升，导通能力加大，从而形成对V513B极的分流，迫使V513提前退出饱和导通状态，使变压器储存能量减少，输出电压回到正常值，达到稳压的目的。开关式稳压电源⑵脉宽调整电路28开关式稳压电源4：保护电路主要有过电压保护电路，过电流保护电路，开关保护电路。开关式稳压电源4：保护电路29开关式稳压电源4：保护电路①过电压保护电路电路由VD518、VD519、R523、R515、V512、构成，若由于某原因使整流电路的+300V电压太高，在次级反馈绕组①②上的感应电压会增高，经VD518整流后,VD519稳压管反向击穿，产生较大的反向击穿电流，经R523、R515上产生较大的电压降，使V512基极电位上升，V512导通加大，这相当于将V513基极于发射极短路，使V513截止，达到过电压保护的目的。即：+300V电压↑→①②感应电动势↑→VD518→V519反向击穿→使V512b极电压↑→V512导通加大→V513基极电压↓→V513截止。开关式稳压电源4：保护电路30开关式稳压电源课件31开关式稳压电源②过电流保护电路电路由R524、R526、R515和V512组成。当V513处于饱和导通时，需要较大维持电流，当基极电流流过大时会损坏V513.R524是阻值较高的电阻，当V513基极电流处于正常值范围内时，R524上压降较高，不会干扰V512正常工作，当V513基极电流过大时，R524两端电压降增大经R526、R515分压后会使V512基极电位上升，而造成对V513基极电流的分流，起到保护作用：即；V513基极电流大于正常值→在R524两端压降增大→经R526,R515分压→V512导通→使V513基极电流减小。开关式稳压电源②过电流保护电路32开关式稳压电源课件33开关式稳压电源③开关管保护电路集电极尖峰电压吸收电路。电路由L504、R525组成。当开关管由导通转向截止时，在C极会产生很高的尖峰电压,在一次绕组③⑦并联了阻尼电路，对因漏感、分布电容产生的振荡起阻尼作用，以消除可能产生的尖峰电压，损坏开关管。开关式稳压电源③开关管保护电路34开关式稳压电源课件35开关式稳压电源④软启动电路电路由R520、R521、R522及R524和C517组成,由于在开电源瞬间，C517两端电压不能突变，使开关管V513滞后导通,避免了通过大的冲击电流损坏V513,同时C517还有吸收激励电压尖峰的作用，又起到保护V513发射极的作用。开关式稳压电源④软启动电路36开关式稳压电源课件37开关式稳压电源⑤其它电路R531、R532、C533是悬浮地线（热地）与整机地线（冷地）的隔离电路，提供两者之间的交直流通路开关式稳压电源⑤其它电路38开关式稳压电源课件39开关式稳压电源

开关电源故障检修及注意事项⑴应特别注意人身、仪器的安全。⑵开关电源在通电检测时，一定要接上假负载（60w/220v灯泡）。⑶应时刻注意电源在通电后的异常情况（冒烟、焦味、打火）。⑷不应扩大电路故障。开关式稳压电源开关电源故障检修及注意事项40开关式稳压电源开关电路检修的一般程序⑴输入段的“交流—直流变换检测（250～300v电压）。⑵间歇振荡部分的“直流—交流变换检测。①直流电压检测法检测v513基极有无0.1～0.2电压。②波形检测法用示波器观测v513基极或集电极有无矩形脉冲信号波形。开关式稳压电源开关电路检修的一般程序41开关式稳压电源如果没有起振，应重点检测：⑴启动电路是否开路、断路、脱焊、虚焊、假焊、电阻值检测。⑵正反馈电路的电容C514、R519、VD517⑶断开稳压电路检测，是否起振（断开V511集电极）。⑷保护电路断开V512集电极，检查是否起振。开关式稳压电源如果没有起振，应重点检测：42开关式稳压电源3、输出端“交流—直流变换检测：⑴检测各路输出电压值。⑵检测输出电路元件。4、稳压电路检测：⑴调节取样电阻Rp551、观测有无电压变化。⑵检测电路元件。开关式稳压电源3、输出端“交流—直流变换检测：43开关式稳压电源课件44开关式稳压电源

开关电源具有稳压范围宽、稳定性好、效益高、体积小、功耗低等优点,在电子设备、数控机床、家电产品中得到广泛应用。开关式稳压电源开关电源具有稳压范围宽、稳定性45开关式稳压电源一:开关电源的分类1:按开关电源晶体管的连接方式⑴串联型—开关管串联输入电压与输出负载之间。⑵并联型—开关管并联输入电压与输出负载之间。开关式稳压电源一:开关电源的分类46开关式稳压电源2:按开关电源的启动方式分类⑴它激式—在电路中附加一个振荡器，在开机时起振,当电源有直流输出后.以电源产生的信号作为开关信号。⑵自激式一利用开关管和脉冲变压器构成反馈环路,完成自激振荡。开关式稳压电源2:按开关电源的启动方式分类47开关式稳压电源3:按开关电源稳压的控制形式⑴调频式—通过反馈控制开关脉冲的频率,使输出电压达到稳定。⑵调宽式­—通过改变脉冲的宽度，调整开关管导通时间达到输出电压的稳定。开关式稳压电源3:按开关电源稳压的控制形式48开关式稳压电源课件49开关式稳压电源二．开关电源的基本电路

由：低频整流滤波电路，自激整荡电路，脉宽控制电路，取样、基准、误差放大、保护电路等电路构成。其中开关管V513、开关变压器TC和自激振荡电路的作用是使电路进入脉冲工作状态，利用电--磁--电的转换，不断将变压器一次能量，转换到二次负载。由取样，基准、误差放大、脉宽控制电路构成一个负反馈闭环控制系统，对负载电压进行实时监测，保证输出电压的稳定。开关式稳压电源二．开关电源的基本电路50开关式稳压电源三．开关电源部分特殊器件介绍1.电源滤波器（共模滤波器）L501LF01

其作用是消除开关电源特有的开关干扰，这是因为开关电源的功率调整管工作在高频状态，它以尖峰脉冲形式出现，具有很宽的频带从几百HZ到几十MHZ，通过传输形成传导干扰，电源滤波器能有效的抑制这种干扰。开关式稳压电源三．开关电源部分特殊器件介绍51开关式稳压电源2．开关变压器（主要有三个作用）⑴作为储能和一次，二次能量的转换：L上的储能电感量一般5.6~10.5mH。匝数（L1）一般为180~210匝。⑵开关变压器作为正反馈器件使振荡器起振：⑶开关变压器的变压、隔离作用：由于开关变压器二次绕组有几组不同的匝数，可输出不同的直流电压，使负载和电源通过变压器一次绕组隔离。开关式稳压电源2．开关变压器（主要有三个作用）52开关式稳压电源3.功率调整管（开关管）V513

由于工作在高频开关状态，一般采用高频大功率管，一般取：Pcm>50WBVceo>600V。大于电源电压的一倍。开关式稳压电源3.功率调整管（开关管）53开关式稳压电源4.脉冲整流二极管（续流管）VD551、VD552、VD553

由于开关变压器的输出是10~65KHZ的高频脉冲，要求具用良好的开关性能，开关三极管与续流管处于相反的工作状态，当开关管导通时，整流管截止，这时变压器储能，开关管截止时，整流管导通向负载供电。开关式稳压电源4.脉冲整流二极管（续流管）54开关式稳压电源5.熔断电阻器（保险丝电阻）FU501T25A250V

是一种具有双重功能的电阻，在规定的负荷功率和使用环境温度范围内有普通电阻器的特性，当电路发生短路，过载、过流情况时，电阻立即发热，电阻外层表面温度会达到500—600度，其电阻值会几十倍或几百倍的增高，相当断路，从而保护整个电路。开关式稳压电源5.熔断电阻器（保险丝电阻）55开关式稳压电源6.光电耦合器N501由发光二极管和光敏三极管构成，其工作原理是将控制电压通过发光二极管发光强度的变化，投到光敏三极管的光靶上，使三极管e极和c极之间组值随发光强度而成反比例的变化，采用隔离传输的方式传输信号。开关式稳压电源6.光电耦合器N50156开关式稳压电源课件57开关式稳压电源电路结构与工作原理分析从原理图中我们可以看出，开关变压器一次绕组与开关管，串联然后并接在输入端，一次、二次绕组之间换能由开关变压器完成，属于并联输入型，电路中正反馈绕组和自激整荡电路属于自激振荡式，稳压方式采用脉宽调制，是将取样得到的电压变化去改变脉冲宽度。所以该电源属于自激振荡并联输出，调宽型。开关式稳压电源电路结构与工作原理分析58开关式稳压电源1：滤波整流电路由C501、C502、L501构成低通滤波器，对市电进入的对称性干扰有很好的滤波作用，由于一次、二次线圈中有往复的电流通过，在磁芯中正好产生大小相等、方向相反的磁场，因而不存在直流磁化现象，同时对开关电源产生的高频干扰和市电干扰呈现较大的感抗。开关式稳压电源1：滤波整流电路59开关式稳压电源课件60开关式稳压电源课件61开关式稳压电源2自激振荡电路这是一个典型的变压器耦合间歇振荡器，我们来分析一下工作过程：经滤波整流后的+300V直流电压，一路经开关变压器一次绕组③⑦并加到开关管C极，另一路经启动电阻R520、521、522加到开关管B极，提供V513启动电压、V513导通，形成C极电流Ic513，流过开关变压器一次绕组时，产生感应电动势③正⑦负，耦合到正反馈二次绕组极性为①正②负，该电压经正反馈电路R519、C514、VD517加到开关管基极，使基极电位增加，Ic513更大，这是强烈的反馈过程,结果使V513迅速进入饱和导通状态，即完成间歇振荡的脉冲前沿阶段.开关式稳压电源2自激振荡电路62开关式稳压电源2、自激振荡电路由于V513已进入饱和导通，+300V直流电压全部加到变压器一次绕组上,若忽略绕组和V513内部电阻，则⑦端近似接地,③⑦间电流是按线性增长，在这一时间段内，一次线组和二次正反馈绕组上的电压（大小和方向）基本不变,即进入间歇振荡的平顶阶段。时间越长，储能越多。开关式稳压电源2、自激振荡电路63开关式稳压电源

2、自激振荡电路同时,在V513饱和和导通的时间内，二次正反馈绕组①②的感应电压对电容C514充电，充电电路为：①→R519→C514→R524→V513发射结→②，充电的结果C514建立起了下正上负的电位，此电位使V513b极电位下降，迫使V513退出饱和进入放大状态，这导致V513电位下降，这样,使变压器一次，二次绕组的感应电动势反向，③负⑦正，①负②正经反馈电路作用，使V513电位雪崩使的下降，V513迅速从饱和导通转入截止状态，即出现间歇振荡的脉冲后沿阶段。开关式稳压电源2、自激振荡电路64开关式稳压电源

2、自激振荡电路

V513截止后，维持开关管截止的是C514的放电电流，C514下端→R519→VD517，这段时间为间歇振荡的间歇阶段。即向负载供电，C514放电的结果，使V513b极回复到初始状态，在启动电路R520、R521、R522的作用下，V513再次启动，周而复始，即V513导通储能，V513截止，能量释放，这交替进行的两个物理量过程，向负载供电。开关式稳压电源2、自激振荡电路65开关式稳压电源开关式稳压电源66开关式稳压电源3、稳压电路

稳压电路的原理就是通过控制V513饱和导通时间长短来实现的，通过调整开关管基极激励脉冲的正脉冲宽度来实现稳压，电路由取样电路，脉宽调整电路两部分构成。⑴取样电路由R553、552、RP551组成，取样点在主电源+110V输出端。开关式稳压电源3、稳压电路67开关式稳压电源课件68开关式稳压电源⑵脉宽调整电路由光电耦合器N501、V511、V512及基极偏置电路构成。V512相当于一个压控电阻器，与V513 基极（振荡电路）相连，构成对V513基极的分流，通过控制分流来改变开关管导通的时间，调整输出电压，达到稳压的目的。开关式稳压电源⑵脉宽调整电路69开关式稳压电源开关式稳压电源70开关式稳压电源⑵脉宽调整电路当输出电压高于+110V时，经取样电路分压，使V552b极电位上升，由于E极电位稳定，因而迫使C极电位下降，从而使N501一次的发光二极管阴极电位下降，由于N501阳极是由R555和R556对主电路分压后取得的固定偏置电压，N501发光二极管正偏电压增大，则电流增大，发光二极管放光强度增强，使N501二次光敏三极管导通电流增加，内阻减小，又导致V511发射结正偏电压增大，V511C极电流增大，又导致V512b极电位上升，导通能力加大，从而形成对V513B极的分流，迫使V513提前退出饱和导通状态，使变压器储存能量减少，输出电压回到正常值，达到稳压的目的。开关式稳压电源⑵脉宽调整电路71开关式稳压电源4：保护电路主要有过电压保护电路，过电流保护电路，开关保护电路。开关式稳压电源4：保护电路72开关式稳压电源4：保护电路①过电压保护电路电路由VD518、VD519、R523、R515、V512、构成，若由于某原因使整流电路的+300V电压太高，在次级反馈绕组①②上的感应电压会增高，经VD518整流后,VD519稳压管反向击穿，产生较大的反向击穿电流，经R523、R515上产生较大的电压降，使V512基极电位上升，V512导通加大，这相当于将V513基极于发射极短路，使V513截止，达到过电压保护的目的。即：+300V电压↑→①②感应电动势↑→VD518→V519反向击穿→使V512b极电压↑→V512导通加大→V513基极电压↓→V513截止。开关式稳压电源4：保护电路73开关式稳压电源课件74开关式稳压电源②过电流保护电路电路由R524、R526、R515和V512组成。当V513处于饱和导通时，需要较大维持电流，当基极电流流过大时会损坏V513.R524是阻值较高的电阻，当V513基极电流处于正常值范围内时，R524上压降较高，不会干扰V512正常工作，当V513基极电流过大时，R524两端电压降增大经R526、R515分压后会使V512基极电位上升，而造成对V513基极电流的分流，起到保护作用：即；