1、開關電源實際電路分析開關電源實際電路分析2一、開關電源概述一、開關電源概述 工作過程：工作過程： 50H50HZ Z交流交流未穩直流未穩直流高頻脈沖高頻脈沖穩定直流。穩定直流。 1. 1.組成框圖組成框圖3 2. 2.開關電源各組成電路和主要元器件作用開關電源各組成電路和主要元器件作用 低頻整流濾波電路：將低頻整流濾波電路：將220V220V交流電網電壓直接交流電網電壓直接整流濾波成穩定的直流電壓，通常在整流濾波成穩定的直流電壓，通常在300V300V左右。左右。 儲能電感：實現能量儲存和轉換。因常采用變儲能電感：實現能量儲存和轉換。因常采用變壓器形式，故又稱儲能變壓器或開關變壓器。壓器形式，

2、故又稱儲能變壓器或開關變壓器。 輸出端高頻整流、濾波電路：將開關變壓器輸輸出端高頻整流、濾波電路：將開關變壓器輸出的脈沖占空比可控的高頻脈沖整流濾波成穩定的直出的脈沖占空比可控的高頻脈沖整流濾波成穩定的直流電壓。流電壓。 開關調整管：工作在開關狀態，控制接通或斷開關調整管：工作在開關狀態，控制接通或斷開時間，可以控制輸出直流電壓的高低。開時間，可以控制輸出直流電壓的高低。 開關振蕩電路：為開關管提供開關振蕩脈沖，開關振蕩電路：為開關管提供開關振蕩脈沖，使其工作在開關狀態。使其工作在開關狀態。4 控制電路：通常由誤差放大電路和脈寬控制電路控制電路：通常由誤差放大電路和脈寬控制電路組成。由誤差放大

3、電路對輸出電壓進行檢測，產生誤差組成。由誤差放大電路對輸出電壓進行檢測，產生誤差信號，通過脈寬控制電路，控制開關管的導通時間，以信號，通過脈寬控制電路，控制開關管的導通時間，以達到控制輸出電壓的目的。達到控制輸出電壓的目的。 過壓、過流保護電路：在過壓或過流時，使開關過壓、過流保護電路：在過壓或過流時，使開關管截止或切斷相關電路。管截止或切斷相關電路。 3.3.開關電源的特點開關電源的特點 功耗小、效率高功耗小、效率高, , 電源效率一般為電源效率一般為 (80(8090)90) 穩壓范圍寬穩壓范圍寬, 130, 130260V 260V 過壓、過流保護容易過壓、過流保護容易 省去了笨重的電源

4、變壓器，體積小省去了笨重的電源變壓器，體積小 溫升小溫升小 熱底板、開關管易擊穿、電路復雜熱底板、開關管易擊穿、電路復雜54.4.基本原理基本原理 圖示是開關穩壓電源的基本原理圖，由開關調整管圖示是開關穩壓電源的基本原理圖，由開關調整管VTVT，儲能電路儲能電路 ( (由由VDVD，L L，C C組成組成) )和控制電路三部分組成?？刂坪涂刂齐娐啡糠纸M成?？刂齐娐樊a生一個脈沖寬度可調的矩形脈沖，它控制開關調整管電路產生一個脈沖寬度可調的矩形脈沖，它控制開關調整管的導通時間的長短。當正脈沖來到時，的導通時間的長短。當正脈沖來到時，VTVT飽和導通，通過飽和導通，通過VTVT的電流的電流i iL

5、 L經經L L形成回路，通過形成回路，通過L L的電流的電流i iL L不能突變，而是從零不能突變，而是從零按線性增大。脈沖寬度越大，按線性增大。脈沖寬度越大，VTVT導通的時間越長，則導通的時間越長，則i iL L越大。越大。6二、開關穩壓電源的分類二、開關穩壓電源的分類 1.根據開關調整管與負載的連接方式劃分并聯式根據開關調整管與負載的連接方式劃分并聯式和串聯式。和串聯式。 串聯型開關穩壓電源框圖串聯型開關穩壓電源框圖 整機底板帶電，俗稱整機底板帶電，俗稱“熱底板熱底板”。 內阻小，穩壓性能好，對開關調整管的最大集電極內阻小，穩壓性能好，對開關調整管的最大集電極電流與電流與c-ec-e極間

6、的耐壓要求低。極間的耐壓要求低。 輸出直流電壓的紋波系數小，電路簡單易調整。輸出直流電壓的紋波系數小，電路簡單易調整。 7并聯型開關電源框圖并聯型開關電源框圖 并聯型開關電源和串聯型開關電源，都因主電源并聯型開關電源和串聯型開關電源，都因主電源未能與電網火線隔離，會使底板帶電。未能與電網火線隔離，會使底板帶電。 8變壓器耦合并聯型開關電源框圖變壓器耦合并聯型開關電源框圖 將脈沖變壓器次級電路和電網電源進行了隔離，機板將脈沖變壓器次級電路和電網電源進行了隔離，機板上除了與變壓器初級相聯的電路外，其余電路均不帶電，上除了與變壓器初級相聯的電路外，其余電路均不帶電，俗稱俗稱“冷底板冷底板”。9 2.

7、 2.根據開關調整管是否參與振蕩劃分：自激根據開關調整管是否參與振蕩劃分：自激式和它激式式和它激式 自激式開關電源自激式開關電源 利用電源電路中的開關晶體管、脈沖變壓器利用電源電路中的開關晶體管、脈沖變壓器等組成正反饋環路，完成自激振蕩，產生開關脈沖，等組成正反饋環路，完成自激振蕩，產生開關脈沖，開關調整管同時也是正反饋自激振蕩環路中的振蕩開關調整管同時也是正反饋自激振蕩環路中的振蕩管。管。 它激式開關電源它激式開關電源 需要外來激勵信號來驅動開關調整管的通斷，需要外來激勵信號來驅動開關調整管的通斷，它激式開關電源中的開關調整管不參與開關脈沖的它激式開關電源中的開關調整管不參與開關脈沖的振蕩。

8、振蕩。10 3. 3.根據輸出電壓的調整方式劃分：調寬式和調頻式根據輸出電壓的調整方式劃分：調寬式和調頻式 穩壓電源的調整和穩定，可調節開關脈沖的占空比來穩壓電源的調整和穩定，可調節開關脈沖的占空比來實現。調節的方法有兩種：一種是周期保持不變而改變脈實現。調節的方法有兩種：一種是周期保持不變而改變脈沖寬度，這種為調寬式開關穩壓電源，如圖沖寬度，這種為調寬式開關穩壓電源，如圖a a所示，另一所示，另一種是改變占空比時，整個周期也改變，稱為調頻式開關穩種是改變占空比時，整個周期也改變，稱為調頻式開關穩壓電源，如圖壓電源，如圖b b所示。所示。11三、東芝兩片機彩電開關電源三、東芝兩片機彩電開關電源

9、 121 1、整流濾波電路、整流濾波電路 電源開關閉合后電源開關閉合后,220V,220V交流電經熔斷管交流電經熔斷管F801F801、線路濾波、線路濾波器器T801T801，VD801VD801VD804VD804橋式整流后，在濾波電容橋式整流后，在濾波電容C810C810上形上形成約成約300V300V左右未穩直流電壓。左右未穩直流電壓。 C801C801、T801T801的作用是濾除市電內的高頻干擾信號，同的作用是濾除市電內的高頻干擾信號，同時也防止機內開關電源的干擾脈沖進入交流電網，時也防止機內開關電源的干擾脈沖進入交流電網， C803C803C806C806用來濾除高頻干擾并保護整流

10、二極管用來濾除高頻干擾并保護整流二極管。 13STRSTR54125412內部電路內部電路 VT1VT1為開關管，為開關管，VT2VT2為穩壓控制管，為穩壓控制管，VT3VT3為誤差放大為誤差放大管管 ，R2R2和和R4R4為取樣電阻為取樣電阻2、開關振蕩過程、開關振蕩過程14 C810 C810上的上的300V300V直流電壓直流電壓, ,一路經開關變壓器一路經開關變壓器T802T802的的一次繞組一次繞組 、加到、加到STR5412STR5412的腳的腳, STR5412, STR5412的腳的腳內接開關管內接開關管VT1VT1的集電極；另一路經啟動電阻的集電極；另一路經啟動電阻R811R

11、811加到加到Q801 Q801 腳內接的開關管腳內接的開關管VT1VT1的基極，的基極，VT1VT1被開啟導通。被開啟導通。VT1VT1集電極電流在集電極電流在T802T802、繞組上產生正、負感、繞組上產生正、負感應電勢，在應電勢，在T802T802二次側、正反饋繞組得到正負二次側、正反饋繞組得到正負的感應電動勢，此電勢通過的感應電動勢，此電勢通過C811C811、R812R812加到加到Q801Q801腳內腳內部開關管的基極，使開關管部開關管的基極，使開關管VT1VT1的集電極電流進一步增的集電極電流進一步增大，正反饋的結果大，正反饋的結果,VT1,VT1迅速進入飽和導通狀態。迅速進入飽

12、和導通狀態。15開關管開關管飽和時飽和時的電流的電流 C811 C811充電：充電：T802 T802 正正C811R812VT1b-eC811R812VT1b-e結結STR-5412STR-5412的腳的腳T802T802負，充電電流保持負，充電電流保持VT1VT1的飽和導的飽和導通。通。+300V+300V經經T802T802、繞組和、繞組和VT1VT1對負載供電、對負載端對負載供電、對負載端電容電容C812C812充電，同時充電，同時T802T802儲存磁場能量。儲存磁場能量。16開關管開關管截止時截止時的電流的電流正負電勢經正負電勢經C812C812、L811L811使使VD807VD

13、807導通，儲存的磁場能通導通，儲存的磁場能通過過 V D 8 0 7V D 8 0 7 向 負 載 泄 放 （向 負 載 泄 放 （ T 8 0 2T 8 0 2 正正 C 8 1 2 C 8 1 2 地地VD807L811T802VD807L811T802負）負）, ,對對C812C812繼續補充能量。繼續補充能量。C811C811電壓經電壓經R812R812、STR-5412STR-5412內部內部VD3VD3放電；放電；+300V+300V也經也經R811R811對對C811C811反向充電（反向充電（+300VR811R812C811T802+300VR811R812C811T802

14、繞組、繞組、電源輸出端的外接負載電源輸出端的外接負載地）。這一過程使地）。這一過程使VT1VT1的基極的基極電位上升并重新導通。電位上升并重新導通。17 VT1 VT1一旦退出飽和，集電極電流的減少，于是一旦退出飽和，集電極電流的減少，于是T802T802各繞組感應電勢反相，各繞組感應電勢反相，T802T802正反饋繞組的感應電勢變正反饋繞組的感應電勢變成負正成負正, ,此感應電勢再經此感應電勢再經R812R812、C811C811反饋到反饋到Q801Q801腳內接的開關管腳內接的開關管VT1VT1的基極，使的基極，使VT1VT1電流進一步減少，電流進一步減少，正反饋作用促使正反饋作用促使VT

15、1VT1迅速進入截止狀態。迅速進入截止狀態。3.3.穩壓控制過程穩壓控制過程 現以現以U U0 0 增加為例，說明穩壓控制過程：增加為例，說明穩壓控制過程： U U0 0Q801Q801（STR-5412STR-5412）的腳間電壓）的腳間電壓U U VT3VT3的的Ube3 IC3VT2Ube3 IC3VT2的的Ib2 VT2Ib2 VT2的的Ic2 Ic2 VT2VT2的的c-ec-e間電阻間電阻rceC811rceC811的充電時間即的充電時間即VT1VT1的導通的導通時間時間U U0 0。 反之亦然。反之亦然。18四、四、TCL21228TCL21228彩電開關電源電路分析彩電開關電源

16、電路分析192.2.穩壓過程穩壓過程 穩壓電路由誤差放大管穩壓電路由誤差放大管Q801Q801、取樣電路和控制管、取樣電路和控制管Q802Q802、Q803Q803共同組成。、取樣繞組上的感應電動勢經共同組成。、取樣繞組上的感應電動勢經D805D805整流、整流、C811C811濾波，產生取樣電壓。當由于某種原因引起輸濾波，產生取樣電壓。當由于某種原因引起輸出端出端112V112V電壓升高時，取樣電壓亦升高，經電壓升高時，取樣電壓亦升高，經R805R805、VR801VR801、R806R806分壓后，使誤差放大管分壓后，使誤差放大管Q801Q801基極電位上升，而基極電位上升，而Q801Q8

17、01射極由射極由D808D808提供基準電壓提供基準電壓, ,故誤差放大管故誤差放大管Q801Q801正偏導通電正偏導通電壓減小壓減小, ,集電極電流減小集電極電流減小, ,集電極電位下降，經集電極電位下降，經D813D813使使Q802Q802基極電位下降基極電位下降, ,會使會使Q802Q802、Q803Q803提前導通提前導通, ,并導致開關管并導致開關管Q804Q804飽和期縮短而提前截止飽和期縮短而提前截止, ,促使輸出電壓降回正常值。促使輸出電壓降回正常值。 所以，如果所以，如果Q801Q801出現截止性故障或出現截止性故障或Q802Q802、Q803 c-e Q803 c-e 短路性故障短路性故障, ,都將可能導致輸出電壓下降，反之都將可能導致輸出電壓下降，反之, ,將引起輸將引起輸出電壓升高。出電壓升高。203.3.過壓保護電路過壓保護電路 D809D809為保護二極管，當誤差放大管為保護二極管，當誤差放大管Q801Q801因故障引起因故障引起集電極電位變高并超過集電極電位變高并超過9.1V9.1V時，時， D809D809便擊穿導通，將便擊穿導通，將Q802Q802基極箝定在基極箝定在9.1V9.1V，不至于因，不至于因Q802Q802基極電壓過高而造基極電壓過高而造成輸出電壓過高