1、開關(guān)電源原理及調(diào)試電感的充放電波形圖電感的充放電 開關(guān)K閉合，電感兩端的電壓逐漸下降，而電感電流逐漸增大，電感的感應(yīng)電壓V=LdI/dt，電感兩端的電壓只與流過(guò)電感的電流變化率成正比，那怕有電流，但是電流不變，電感兩端也無(wú)感應(yīng)電壓，開關(guān)K閉合的瞬間電流為零，感應(yīng)電壓等于電源電壓，隨時(shí)間變化，感應(yīng)電壓有降低趨勢(shì)，因?yàn)槿绻袘?yīng)電壓不降低，一直等于電源電壓，電感中將無(wú)電流，電流的變化率為零，感應(yīng)電壓將變?yōu)榱悖瑢?shí)際情況是感應(yīng)電壓一下降回路中將出現(xiàn)電流，按照這個(gè)規(guī)律感應(yīng)電壓越變?cè)叫。娏髟阶冊(cè)酱螅瑸槭裁赐饧与妷捍笥诟袘?yīng)電壓，如果不是這樣，假設(shè)外加電壓同感應(yīng)電壓最終趨近平衡，則回路中電流將為零，然而這是不

2、可能的，因?yàn)殡娏髯兓蕿榱悖瑒t感應(yīng)電壓將為零,換言之，感應(yīng)電壓有賴于電流變化，電流必須變化才能產(chǎn)生感應(yīng)電壓。 如果環(huán)路中電阻為零，根據(jù)感應(yīng)電壓V=LdI/dt，得V/L=dI/dt，可知電流以固定斜率增大，而感應(yīng)電壓不變，如果電流在上升過(guò)程中突然斷開開關(guān)K，環(huán)路中電流不可能立刻變?yōu)榱悖茄卦较蛑饾u變?yōu)榱悖a(chǎn)生的反向感應(yīng)電壓同電源電壓之和加在開關(guān)兩端，并在斷開的開關(guān)觸點(diǎn)之間產(chǎn)生電弧放電，如果觸點(diǎn)之間距離變大感應(yīng)電壓會(huì)自動(dòng)變大以維持此電弧，在此節(jié)段電流很快變?yōu)榱悖姼袃?chǔ)存的能量以電火花和熱量的形式消耗掉，由此可見電感中的電流是不能斷續(xù)的，而電流變化率可以突變，既感應(yīng)電壓可以突變，電感兩端的電

3、壓隨著開關(guān)的閉合或斷開，方向在變化，開關(guān)閉合，電感兩端的感應(yīng)電壓與電源電壓反向，開關(guān)斷開，電感兩端的感應(yīng)電壓與電源電壓同向，顧名思義，開關(guān)電源就是開關(guān)不斷的閉合或斷開，使電感不斷的儲(chǔ)能和放能，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)電源電壓加在電感兩端，電流沿斜線上升，當(dāng)開關(guān)斷開電感兩端的感應(yīng)電壓反向，電流沿斜線下降，如果電感上電流增加量等于電感上電流減小量，則電感在每個(gè)開關(guān)周期處于穩(wěn)態(tài)，并能持續(xù)不斷的工作下去，VoN*ToN=VoFF*ToFF,既開關(guān)導(dǎo)通時(shí)加在電感兩端的電壓乘以導(dǎo)通時(shí)間等于開關(guān)斷開時(shí)加在電感兩端的電壓乘以斷開時(shí)間，電壓同時(shí)間之積稱為伏秒數(shù)，既開關(guān)導(dǎo)通伏秒數(shù)等于開關(guān)斷開時(shí)伏秒數(shù)。開關(guān)電源的三種拓?fù)溟_關(guān)電

4、源的工作原理1：參考圖A: 開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電源電壓加在電感兩端，電感電流線性增加，電源能量?jī)?chǔ)存在電感中，開關(guān)斷開時(shí)，由于電感兩端通過(guò)二極管串聯(lián)了電容，電感兩端產(chǎn)生的反向感應(yīng)電壓將不會(huì)通過(guò)開關(guān)觸點(diǎn)放電而釋放能量，而是通過(guò)二極管對(duì)電容進(jìn)行充電，由于電容的加入，負(fù)載兩端將出現(xiàn)固定的電壓，如果電感上充電電流增加量等于電感上放電電流減小量,開關(guān)電源的開關(guān)不斷通斷將給電感不斷充放電，平衡時(shí)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)伏秒數(shù)等于開關(guān)斷開時(shí)伏秒數(shù)， VoN*ToN=VoFF*ToFF,如果忽略開關(guān)壓降及二極管壓降，VoN/VoFF=ToFF/ToN,Vo=VIN*ToN/ToFF,占空比：D=ToN/ToN+ToFF=1/1+To

5、FF/ToN,最后推導(dǎo)得:ToN/ToFF=D/1-D,得到電容兩端電壓既負(fù)載電壓Vo=VIN*ToN/ToFF=VIN*D/1-D，可見同過(guò)改變占空比就可以改變開關(guān)電源輸出電壓。2:參考圖B: 開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，伏秒數(shù)VIN*ToN，開關(guān)斷開時(shí)，伏秒數(shù)(Vo-VIN)*ToFF, VIN*ToN=( Vo-VIN)*ToFF VIN*(ToN+ ToFF)=Vo* ToFF Vo = VIN (1+ToN/ ToFF)= VIN *(1+D/1-D) )= VIN *1/1-D,得到開關(guān)電源輸出電壓Vo = VIN *1/1-D,電源輸出電壓和輸入電壓與占空比相關(guān)。3:參考圖A: 開關(guān)導(dǎo)通時(shí)伏秒數(shù)

6、(VIN-Vo)*ToN，開關(guān)斷開時(shí)伏秒數(shù)Vo*ToFF, (VIN-Vo)*ToN =( Vo-VIN)*ToFF VIN*ToN- Vo *ToN=Vo* ToFF Vo(ToN+ ToFF) = VIN ToN VO= VIN ToN /(ToN+ ToFF),得到開關(guān)電源輸出電壓Vo = VIN *D,既開關(guān)電源輸出電壓等于輸入電壓與占空比之積半橋變換器原理圖半橋變換器工作原理 分析半橋變換器電路我們可以看出，AC220V交流經(jīng)過(guò)全波整流后直流電壓DC320V加在串聯(lián)電容C1和C2兩端,如果以串聯(lián)電容C1和C2的聯(lián)接點(diǎn)為參考端，當(dāng)開關(guān)管Q1導(dǎo)通，開關(guān)管Q2關(guān)斷時(shí)，加在變壓器T上的電壓為

7、正DC160V，并且同名端為正，這時(shí)開關(guān)管Q2承受320V電壓，電流從C1正端流經(jīng)Q1， T后返回到C1負(fù)端，當(dāng)開關(guān)管Q2導(dǎo)通，開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，加在變壓器T上的電壓為負(fù)DC160V，并且同名端為負(fù)，這時(shí)開關(guān)管Q1承受320V電壓，電流從C2正端流經(jīng) T， Q2后返回到C1負(fù)端，這樣在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)正負(fù)電壓交替加在變壓器T的初級(jí)端，從而完成了將直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電壓的過(guò)程。 為避免開關(guān)管Q1 ，Q2同時(shí)導(dǎo)通導(dǎo)致開關(guān)電源直流側(cè)短路，線路設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)開關(guān)管Q1 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為關(guān)斷時(shí)，停留一個(gè)死區(qū)時(shí)間再導(dǎo)通Q2，同理當(dāng)開關(guān)管Q2 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為關(guān)斷時(shí)，停留一個(gè)死區(qū)時(shí)間再導(dǎo)通Q1，如果高頻變壓器的次級(jí)是

8、全波整流，開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)變壓器同名端加正電壓， Q1 剛關(guān)斷時(shí)變壓器初級(jí)側(cè)電流不能瞬時(shí)就變?yōu)榱悖⑶乙卦瓉?lái)的流向繼續(xù)流動(dòng)，這時(shí)變壓器同名端電壓為負(fù)，這 將導(dǎo)致并在開關(guān)管Q2上的二極管D2導(dǎo)通，將存在初級(jí)線圈的能量反饋到電容C2上，變壓器同名端電壓比C2負(fù)端低一個(gè)二極管壓降，形成電流泄放通道，同理Q2 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為關(guān)斷時(shí)二極管D1導(dǎo)通，將存在初級(jí)線圈的能量反饋到電容C1上，形成另一路電流泄放通道。 在Q1 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)換為截止時(shí)的半個(gè)周期中，電感L上的電流增加量等于電流減小量。 Q1 導(dǎo)通， VL-Vo=L* dI/dt =L * dI/ToN dI=(VL-Vo)*ToN /L Q1 截止，

9、Vo=L* dI/dt =L * dI/ToFF dI=Vo*ToFF /L Q1 導(dǎo)通到截止時(shí)，電流增加量dI等于電流減小量dI ( VL-Vo)*ToN /L=Vo*ToFF/L VL* ToN=Vo(ToN+ToFF)=Vo*Ts, Vo= VL *ToN/Ts= VL*D 從以上的推導(dǎo)可以看出，半橋型開關(guān)電源輸出全波整流時(shí)輸出電壓等于輸入電壓與占空比之積。開關(guān)電源調(diào)壓原理 開關(guān)電源通過(guò)對(duì)占空比的調(diào)節(jié)，就能達(dá)到穩(wěn)壓的目的，當(dāng)負(fù)載加大，輸出電壓被拉低，通過(guò)反饋，脈寬調(diào)制器讓開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間延長(zhǎng)，占空比變大，導(dǎo)致輸出電壓又變高，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定，當(dāng)負(fù)載變小，輸出電壓就會(huì)升高，通過(guò)反饋，脈寬調(diào)

10、制器讓開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間變小，占空比變小，導(dǎo)致輸出電壓又變低，這樣輸出電壓不隨負(fù)載的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓穩(wěn)定的目的。 當(dāng)輸入電壓Vdc不穩(wěn)定，輸入電壓變大或變小，脈寬調(diào)制器將以同樣的比例增大或減小輸出脈沖寬度，導(dǎo)致開關(guān)管導(dǎo)通或截止時(shí)間變化，既占空比跟隨輸入電壓變化而改變，使輸出電壓不隨輸入電壓的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓穩(wěn)定的目的。TL494框圖脈寬調(diào)制控制波形圖脈寬調(diào)制控制器工作原理 脈寬調(diào)制控制器TL494是16腳集成電路，14腳輸出+5V基準(zhǔn)電壓，振蕩頻率由5腳外接電容及6腳外接電阻決定頻率大小，f=1.1/R*C,電路內(nèi)鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)與控制信號(hào)同時(shí)輸入電路內(nèi)的脈寬調(diào)制比較

11、器PWM進(jìn)行比較，隨著控制信號(hào)電平的變化，脈寬調(diào)制比較器PWM將輸出不同脈寬的脈沖，同理死區(qū)比較器產(chǎn)生一個(gè)固定脈寬的脈沖保證輸出脈沖不會(huì)導(dǎo)致半橋的兩個(gè)開關(guān)管同時(shí)導(dǎo)通， 鋸齒波信號(hào)脈沖同時(shí)輸入電路內(nèi)T觸發(fā)器,每輸入一個(gè)脈沖，輸出端就變化一次，這樣T觸發(fā)器輸出Q和Q非將固定頻率的脈沖2分頻產(chǎn)生兩路反向的輸出，分別去控制半橋的兩個(gè)開關(guān)管，使開關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)開關(guān)管Q2斷開，而開關(guān)管Q2導(dǎo)通時(shí)開關(guān)管Q1斷開，從而形成兩個(gè)開關(guān)管交替導(dǎo)通斷開，把直流電變成高頻的交流電，再通過(guò)高頻變壓器的升降壓，整流及濾波產(chǎn)生我們需要的電壓。 TL494是如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的，給定電位器將+5V電壓變?yōu)榭烧{(diào)電壓 (0-5V),加到

12、TL494電路內(nèi)的誤差放大器反相輸入端2腳，而輸出電壓的反饋值加到電路內(nèi)的誤差放大器同相輸入端1腳，正常情況下， 1腳電平與2腳電平相等或略高，當(dāng)輸出電壓變高時(shí)，1腳電平高于2腳電平，誤差放大器輸出誤差電壓與電路內(nèi)鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)在PWM比較器中進(jìn)行比較使輸出的脈沖寬度變窄，從而導(dǎo)至輸出電壓回落到標(biāo)準(zhǔn)值，反之則促使脈沖寬度增加，輸出電壓回升，調(diào)節(jié)給定電位器將產(chǎn)生不同的輸出電壓。高壓開關(guān)電源原理圖高壓電源調(diào)試參考原理圖；下板接通AC220電源，觀察以下情況：控制變壓器輸出AC8V-AC9V電壓。穩(wěn)壓管D26輸出+15V電壓。穩(wěn)壓管D25輸出+15V電壓。二極管D7，D12輸出+20V

13、-+21V電壓。穩(wěn)壓器U1輸出+5V電壓。電阻R33. R39輸出+7V左右電壓。電容C40, C41, 端電壓相等，輸出+160V左右電壓。輸出端子T0電壓0-180V可調(diào)。電位器W3調(diào)整到1.65K。示波器地線接D16負(fù)端，探頭接D17負(fù)端，有35KHz脈沖波，幅值+12,-8V 示波器地線接D11負(fù)端，探頭接D10負(fù)端，有35KHz脈沖波，幅值+12,-8V 將電源接通AC220電源，觀察以下情況：1.控制變壓器輸出AC8V-AC9V電壓。2.穩(wěn)壓管D20輸出+15V電壓。3.二極管D10輸出+24V-+23V電壓。4.二極管D15輸出+24V-+23V電壓。5.穩(wěn)壓器U1輸出+5V電壓。6.電阻R46. R52輸出+8V左右電壓。7.電容C40, C41 端電壓相等，輸出+160V左右電壓。8.電位器W1調(diào)整到0.75K。示波器地線接D14負(fù)端，探頭接D13負(fù)端，有32KHz脈沖波，幅值+15,-8V 示波器地線接D19負(fù)端，探頭接D18負(fù)端，有32KHz脈沖波，幅值+15,-8V 整機(jī)調(diào)試整機(jī)調(diào)試 ：輸出地線與機(jī)殼地線是否連通不連接高壓輸出線，連接好工作地，注意高壓輸出端應(yīng)絕緣，啟動(dòng)儀器，升電壓值30000V左右停止，觀察表頭是否有異常，聽儀器是否有異常聲音，保持30分鐘左右，連接高壓輸出線，此時(shí)高壓輸