开关电源结构及基本原理课程课件

开关电源的结构和基本原理开关电源工作原理通过高频开关技术将输入的较高的交流电压(AC)转换为PC电脑工作所需要的较低的直流电压(DC)开关电源的中心思想：用提高工作频率等手段来提高电源的功率密度，进而达到减少变压器的体积和重量的目的。采用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率，典型的PC电源效率为70%-75%，而相应的线性稳压电源的效率仅有50%左右。输出电压的稳定则是依赖对脉冲宽度的改变来实现，这就叫做脉宽调制PWM。开关电源工作流程当市电进入电源后，先经过扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号，然后经过整流和滤波得到高压直流电。接着通过开关电路把直流电转为高频脉动直流电，再送高频开关变压器降压。然后滤除高频交流部分，这样最后输出供电脑使用相对纯净的低压直流电。框图一个典型的半桥式开关电源的结构流程图EMI器件功率输出PWM主变压器整流滤波驱动变压器开关管AC输入SB器件辅助变压器SB输出取样供电控制VCC常用元器件性能及主要参数介绍电阻电容电感二极管三极管变压器比较器PWM控制器电路图一个典型的电路图开关电源原理示意图1经过了EMI滤波电路以及PFC电路的交流电波形2整流滤波电路后的波形输出3从高压滤波电容出来的电压波形4经过开关管后的波形5经过变压后的波形6低压整流后的波形7终于得到了最终需要的电压抗干扰电路（EMI）由一个线圈和两个电容组成，通常有两级EMI。功能：滤除由电网进来的各种干扰信号，防止电源开关电路形成的高频扰窜电网。抗干扰电路（EMI）整流滤波电路开关电路PFC电路保护电路电路结构

PFC电路PFC（PowerFactorCorrection）即“功率因数校正”，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。通过CCC认证的电脑电源，都必须增加PFC电路。

PC电源采用传统的桥式整流、电容滤波电路会使AC输入电流产生严重的波形畸变，向电网注入大量的高次谐波，因此网侧的功率因数不高，仅有0.6左右，并对电网和其它电气设备造成严重谐波污染与干扰。

PFC有两种，一种是无源PFC（也称被动式PFC），一种是有源PFC（也称主动式PFC）。无源袜PF读C无源允PF殃C一谣般采郊用电惕感补销偿方冻法，躲通过指使交题流输测入的需基波法电流剃与电站压之佛间相您位差城减小坝来提常高功犁率因宵数，泊但无甩源P练FC意的功婆率因脸数不事是很昆高，病只能禽达到脊0.子7~妄0.碧8。位置籍在第觉二层坊滤波纱之后衰，全瞒桥整山流电察路之棒前。有源模PF易C输入状电压按可以顽从9蜂0V搁到2北70摸V；高于舒0.秒99怖的线贤路功蜂率因仅数，贯并具扣有低虎损耗唯和高枕可靠傻等优菜点；有源肥PF岩C电衔路可嘴用作群辅助游电源因，而瞎不再顾需要楚辅助锻电源恒变压骑器；输出枣不随焰输入影电压稻波动锐变化察，因检此可歪获得饲高度吨稳定偿的输雪出电视压；有源没PF躺C输纷出D浆C电姥压纹星波很默小，维且呈竭10滨0H跟z/他12警0H伴z（劈燕工频径2倍镇）的牵正弦度波，连因此达采用宏有源峰PF皱C的咱电源英不需瞧要采淡用很钉大容夫量的么滤波匹电容市。EM吨I电银路整流震滤波辱电路高压治整流配滤波庸电路等由一龄个全驴桥（买由四秋个二嫁极管胖组成播）和把两个女高压乓电解托电容餐组成糊。把照22赖0V项交流赢市电慈转换示成3锅00庭V直绪流电覆。低压障整流伯滤波忧电路旗由二漂极管剩和电演解电温容组隆成(眨12虹V使订用快芒恢复肆管，澡5V曲和3壤.3强V使相用肖仰特基瞎管盘)，害如图旅。关键羞元件管：辅泛助电辨源开沙关管息、辅谢助电刘源变注压器饮、三端尼稳压驾器30臣0V撤直流朽电通趟过辅贫助电丸源开催关管饲成为厌脉冲联电流殖，通雕过辅引助电恨源变当压器膏输出毯二组冲交流异电压克，一路赠经整血流、三端挣稳压遵器稳夺压，扰输出+5巷VS葛B，追加到狭主板再上作的为待僵机电棉压；另辛一路甚经整原流滤姑波，膜输出来辅助+1量2V电源棍，供白给PW险M等芯既片工兵作。辅助检电源站电路开关互电路好——致核心促部分关键嫌元件生：P瓣S-皮ON、精惰密稳看压电万路、PW械M控制竖芯片、推拢动管参（由娃两个陡三极爸管组弄成）誉、驱举动变批压器臣、主气开关私变压罪器原理拼：由妖推动抹管和PW陪M（Pu蛾ls它e造Wi歌dt膀h俘Mo岔du想la籍ti丑on）控贸制芯然片构允成振躺荡电由路，走产生机高频革脉冲待机央时，超主板历启闭重控制板电路鸽的电俊子开态关断帜开，PW仰M控制谁芯片售封锁老调制插脉宽蠢输出垫，使T2推动骑变压泊器，T1主电失源开权关变蔑压器育停振嫩，停字止提识供输脑出电常压。受控栗启动倦后，纷主板咏启闭泄电子订开关阳接地贩。PW榴M控制侦芯片显输出拆脉宽礼调制累信号稠并控晚制Q3、Q4的c极所垦接T2推动胡变压俭器初传级绕取组的割激励水振荡巷，T2次级欧它激稀振荡征产生窜的感觉应电桶势作教用于T1主电兽源开触关变队压器好的一热次绕柱组，读二次蕉绕组劫的感确应电避势经历整流悟形成铁＋3俘3V，±5惕V，±1普2V的输骨出电予压。电压至比较目器PW攻M控制桂芯片PW码-O岸K电杀路重要斤元件擦：电勤压比禁较器峡。待机贴时PW啄-O跪K向主腾机输掀出零块电平恳的电及源自懂检信顷号，判主机繁停止绩工作验处于凭待命瓦状态货。受控牙启动折后，PW娱-O追K在开普关电锡源输丑出电钢压稳蜂定后冒再延鞭迟几毫百毫腹秒由0电平盖起跳筋到＋5V，向仅主机该输出秘高电绣平的垦信号火。该拔信号厦相当贪于AT电源恐的PG信号坡。主槽机检驻测到PW摘-O统K电源盛完好础的信拒号后巨启动唉系统洲。在主靠机运线行过仅程中仁若遇快市电赞掉电绞或关份机时刑，PW传-O扇K输出痒信号绣比AT降X开关电毁源＋5V输出捐电压捎提前治几百鹅毫秒挖消失孝，通他知主卵机触猎发系哈统在瓜电源李断电斜前自蜘动关骡闭，史防止糠突然奔掉电秋时硬驴盘磁姨头来断不及忘移至债着陆陕区而贿划伤黎硬盘狠。保护析电路趋——征七重洋保护1、械输入垄端过晨压保映护：详耐压裳值为妙27贡0V窑的压柳敏电芽阻2、互输入桌端过堂流保厕护：识保险轮丝3、谁输出选端过凶流保涨护：搜通过需导线抹反馈寨，驱其动变丽压器毁就会糖相应辰动作那，关狸断电通源的赞输出乞。4、其输出谣端过客压保屑护：井当比尤较器数检测半到的羞输出泊电压廊与基圣准电堂压偏背差较贺大时袋，稳宰压管医就会栗对电羡压进迷行调习整。5、办输出被端过务载保柳护：部过载费保护绢的机摩理与嚼过流白保护土一样拆，也脆是由渠控制辽电路急和驱潮动变败压器差进行口的。6、队输出粒端短速路保楚护：陈输出冠端短贩路时餐，比络较器京会侦齿测到幼电流骂的变处化，慰并通叉过驱据动变贴压器每、P羡WM芹关断催开关锅管的宣输出丙。7、河温度饼控制忽：通丑过温察度探沈