開關電源的主要電路是由輸入電磁幹擾濾波器（EMI）
、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控製器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。

 

開關電源的電路組成方框圖如下：

 

 

二
、輸入電路的原理及常見電路

 

1、AC輸入整流濾波電路原理：

 

 

①防雷電路：當有雷擊，產生高壓經電網導入電源時
，由MOV1、MOV2、MOV3：F1
、F2、F3、FDG1組成的電路進行保護。當加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低
，使高壓能量消耗在壓敏電阻上
，若電流過大，F1
、F2、F3會燒毀保護後級電路。

 

②輸入濾波電路：C1
、L1、C2、C3組成的雙πxinglvbowangluozhuyaoshiduishurudianyuandediancizaoshengjizaboxinhaojinxingyizhi，fangzhiduidianyuanganrao，tongshiyefangzhidianyuanbenshenchanshengdegaopinzaboduidianwangganrao。dangdianyuankaiqishunjian，yaoduiC5充電
，由於瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪湧電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間後溫度升高後RT1阻值減小（RT1是負溫係數元件），這時它消耗的能量非常小，後級電路可正常工作。

 

③整流濾波電路：交流電壓經BRG1整流後，經C5濾波後得到較為純淨的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。

 

2
、DC輸入濾波電路原理：

 

 

①輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙π型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑製，防止對電源幹擾，同時也防止電源本身產生的高頻雜波對電網幹擾。C3
、C4為安規電容，L2、L3為差模電感。

 

②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1
、Z2、R4
、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪湧電路。在起機的瞬間，由於C6的存在Q2不導通，電流經RT1構成回路。當C6上的電壓充至Z1的穩壓值時Q2導通。如果C8漏電或後級電路短路現象
，在起機的瞬間電流在RT1上產生的壓降增大，Q1導通使Q2沒有柵極電壓不導通，RT1將會在很短的時間燒毀

，以保護後級電路。

 

三、功率變換電路

 

1、MOS管的工作原理：目前應用最廣泛的絕緣柵場效應管是MOSFET（MOS管），是shi利li用yong半ban導dao體ti表biao麵mian的de電dian聲sheng效xiao應ying進jin行xing工gong作zuo的de。也ye稱cheng為wei表biao麵mian場chang效xiao應ying器qi件jian。由you於yu它ta的de柵zha極ji處chu於yu不bu導dao電dian狀zhuang態tai，所suo以yi輸shu入ru電dian阻zu可ke以yi大da大da提ti高gao，最zui高gao可ke達da105歐姆
，MOS管是利用柵源電壓的大小，來改變半導體表麵感生電荷的多少，從而控製漏極電流的大小。

 

2、常見的原理圖：

 

 

3、工作原理：

 

R4
、C3、R5、R6、C4
、D1、D2組成緩衝器，和開關MOS管並接，使開關管電壓應力減少
，EMI減少，不發生二次擊穿。在開關管Q1關斷時，變壓器的原邊線圈易產生尖峰電壓和尖峰電流
，這些元件組合一起
，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從R3測得的電流峰值信號參與當前工作周波的占空比控製，因此是當前工作周波的電流限製。當R5上的電壓達到1V時，UC3842停止工作，開關管Q1立即關斷。R1和Q1中的結電容CGS

、CGD一起組成RC網絡，電容的充放電直接影響著開關管的開關速度。R1過小
，易引起振蕩，電磁幹擾也會很大

；R1過大
，會降低開關管的開關速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限製在18V以下，從而保護了MOS管。Q1的柵極受控電壓為鋸形波
，當其占空比越大時
，Q1導通時間越長，變壓器所儲存的能量也就越多；當Q1截止時
，變壓器通過D1
、D2、R5
、R4
、C3釋放能量
，同時也達到了磁場複位的目的，為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準備。IC根據輸出電壓和電流時刻調整著⑥腳鋸形波占空比的大小，從而穩定了整機的輸出電流和電壓。C4和R6為尖峰電壓吸收回路。

 

4、推挽式功率變換電路：

 

Q1和Q2將輪流導通。

 

 

5
、有驅動變壓器的功率變換電路：

 

T2為驅動變壓器，T1為開關變壓器
，TR1為電流環。

 

 

四、輸出整流濾波電路：

 

1、正激式整流電路：

 

 

T1為開關變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續流二極管，R1、C1、R2、C2為削尖峰電路。L1為續流電感，C4、L2、C5組成π型濾波器。

 

2、反激式整流電路：

 

 

T1為開關變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為整流二極管
，R1
、C1為削尖峰電路。L1為續流電感，R2為假負載，C4
、L2、C5組成π型濾波器。

 

3、同步整流電路：

 

 

工作原理：當變壓器次級上端為正時，電流經C2、R5、R6

、R7使Q2導通，電路構成回路，Q2為整流管。Q1柵極由於處於反偏而截止。當變壓器次級下端為正時，電流經C3、R4、R2使Q1導通，Q1為續流管。Q2柵極由於處於反偏而截止。L2為續流電感，C6、L1、C7組成π型濾波器。R1、C1、R9、C4為削尖峰電路。

 

五、穩壓環路原理

 

1
、反饋電路原理圖：

 

 

2、工作原理：

 

當輸出U0升高，經取樣電阻R7、R8
、R10、VR1分壓後，U1③腳電壓升高，當其超過U1②腳基準電壓後U1①腳輸出高電平
，使Q1導通
，光耦OT1發光二極管發光，光電三極管導通，UC3842①腳電位相應變低
，從而改變U1⑥腳輸出占空比減小，U0降低。當輸出U0降低時，U1③腳電壓降低，當其低過U1②腳基準電壓後U1①腳輸出低電平，Q1不導通

，光耦OT1發光二極管不發光，光電三極管不導通
，UC3842①腳電位升高
，從而改變U1⑥腳輸出占空比增大

，U0降低。周而複始，從而使輸出電壓保持穩定。調節VR1可改變輸出電壓值。

 

反饋環路是影響開關電源穩定性的重要電路。如反饋電阻電容錯、漏
、虛焊等，會產生自激振蕩，故障現象為：波形異常，空、滿載振蕩
，輸出電壓不穩定等。

 

六、短路保護電路

 

1、在輸出端短路的情況下，PWM控kong製zhi電dian路lu能neng夠gou把ba輸shu出chu電dian流liu限xian製zhi在zai一yi個ge安an全quan範fan圍wei內nei，它ta可ke以yi用yong多duo種zhong方fang法fa來lai實shi現xian限xian流liu電dian路lu，當dang功gong率lv限xian流liu在zai短duan路lu時shi不bu起qi作zuo用yong時shi，隻zhi有you另ling增zeng設she一yi部bu分fen電dian路lu。

 

2、短路保護電路通常有兩種
，下圖是小功率短路保護電路，其原理簡述如下：

 

 

當輸出電路短路，輸出電壓消失
，光耦OT1不導通，UC3842①腳電壓上升至5V左右
，R1與R2的分壓超過TL431基準，使之導通，UC3842⑦腳VCC電位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作後①腳電位消失
，TL431不導通UC3842⑦腳電位上升，UC3842重新啟動，周而複始。當短路現象消失後
，電路可以自動恢複成正常工作狀態。

 

3、下圖是中功率短路保護電路，其原理簡述如下：

 

 

當輸出短路，UC3842①腳電壓上升,U1③腳電位高於②腳時，比較器翻轉①腳輸出高電位
，給C1充電，當C1兩端電壓超過⑤腳基準電壓時U1⑦腳輸出低電位，UC3842①腳低於1V，UCC3842停止工作，輸出電壓為0V，周而複始，當短路消失後電路正常工作。R2、C1是充放電時間常數，阻值不對時短路保護不起作用。

 

4、下圖是常見的限流
、短路保護電路。其工作原理簡述如下：

 

 

當輸出電路短路或過流，變壓器原邊電流增大，R3兩端電壓降增大，③腳電壓升高，UC3842⑥腳輸出占空比逐漸增大，③腳電壓超過1V時
，UC3842關閉無輸出。

 

5、下圖是用電流互感器取樣電流的保護電路，有著功耗小，但成本高和電路較為複雜，其工作原理簡述如下：

 

 

輸出電路短路或電流過大，TR1次級線圈感應的電壓就越高，當UC3842③腳超過1伏，UC3842停止工作，周而複始，當短路或過載消失，電路自行恢複。

 

七
、輸出端限流保護

 

 

上圖是常見的輸出端限流保護電路
，其工作原理簡述如上圖：當輸出電流過大時
，RS（錳銅絲）兩端電壓上升，U1③腳電壓高於②腳基準電壓
，U1①腳輸出高電壓，Q1導通，光耦發生光電效應，UC3842①腳電壓降低，輸出電壓降低

，從而達到輸出過載限流的目的。

 

八

、輸出過壓保護電路的原理

 

輸出過壓保護電路的作用是：當dang輸shu出chu電dian壓ya超chao過guo設she計ji值zhi時shi
，把ba輸shu出chu電dian壓ya限xian定ding在zai一yi安an全quan值zhi的de範fan圍wei內nei。當dang開kai關guan電dian源yuan內nei部bu穩wen壓ya環huan路lu出chu現xian故gu障zhang或huo者zhe由you於yu用yong戶hu操cao作zuo不bu當dang引yin起qi輸shu出chu過guo壓ya現xian象xiang時shi
，過guo壓ya保bao護hu電dian路lu進jin行xing保bao護hu以yi防fang止zhi損sun壞huai後hou級ji用yong電dian設she備bei。應ying用yong最zui為wei普pu遍bian的de過guo壓ya保bao護hu電dian路lu有you如ru下xia幾ji種zhong：

 

1、可控矽觸發保護電路：

 

 

如上圖，當Uo1輸出升高
，穩壓管（Z3）擊穿導通

，可控矽（SCR1）的控製端得到觸發電壓
，因此可控矽導通。Uo2電dian壓ya對dui地di短duan路lu，過guo流liu保bao護hu電dian路lu或huo短duan路lu保bao護hu電dian路lu就jiu會hui工gong作zuo，停ting止zhi整zheng個ge電dian源yuan電dian路lu的de工gong作zuo。當dang輸shu出chu過guo壓ya現xian象xiang排pai除chu
，可ke控kong矽gui的de控kong製zhi端duan觸chu發fa電dian壓ya通tong過guoR對地泄放，可控矽恢複斷開狀態。

 

2、光電耦合保護電路：

 

 

如上圖

，當Uo有過壓現象時，穩壓管擊穿導通
，經光耦（OT2）R6到地產生電流流過，光電耦合器的發光二極管發光，從而使光電耦合器的光敏三極管導通。Q1基極得電導通，3842的③腳電降低
，使IC關閉，停止整個電源的工作
，Uo為零，周而複始，。

 

3、輸出限壓保護電路：

 

輸出限壓保護電路如下圖

，當輸出電壓升高

，穩壓管導通光耦導通，Q1基極有驅動電壓而道通，UC3842③電壓升高，輸出降低，穩壓管不導通，UC3842③電壓降低，輸出電壓升高。周而複始，輸出電壓將穩定在一範圍內（取決於穩壓管的穩壓值）。

 

 

4
、輸出過壓鎖死電路：

 

 

圖A的工作原理是，當輸出電壓Uo升高，穩壓管導通

，光耦導通
，Q2基極得電導通

，由於Q2的導通Q1基極電壓降低也導通，Vcc電壓經R1、Q1、R2使Q2始終導通
，UC3842③腳始終是高電平而停止工作。在圖B中
，UO升高U1③腳電壓升高，①腳輸出高電平，由於D1
、R1的存在，U1①腳始終輸出高電平Q1始終導通，UC3842①腳始終是低電平而停止工作。正反饋？

 

九、功率因數校正電路（PFC）

 

1、原理示意圖：

 

 

2、工作原理：

 

輸入電壓經L1
、L2、L3等組成的EMI濾波器
，BRG1整流一路送PFC電感
，另一路經R1、R2分壓後送入PFC控製器作為輸入電壓的取樣，用以調整控製信號的占空比，即改變Q1的導通和關斷時間
，穩定PFC輸出電壓。L4是PFC電感，它在Q1導通時儲存能量，在Q1關斷時施放能量。D1是啟動二極管。D2是PFC整流二極管
，C6、C7濾波。PFC電壓一路送後級電路
，另一路經R3、R4分壓後送入PFC控製器作為PFC輸出電壓的取樣
，用以調整控製信號的占空比，穩定PFC輸出電壓。

 

十、輸入過欠壓保護

 

1、原理圖：

 

 

2
、工作原理：

 

AC輸入和DC輸入的開關電源的輸入過欠壓保護原理大致相同。保護電路的取樣電壓均來自輸入濾波後的電壓。取樣電壓分為兩路，一路經R1
、R2、R3、R4分壓後輸入比較器3腳
，如取樣電壓高於2腳基準電壓
，比較器1腳輸出高電平去控製主控製器使其關斷
，電源無輸出。另一路經R7、R8、R9
、R10分壓後輸入比較器6腳，如取樣電壓低於5腳基準電壓
，比較器7腳輸出高電平去控製主控製器使其關斷，電源無輸出。

 

 

推薦閱讀：