一、開(kāi)關(guān)電源的電路組成
開(kāi)關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（emi）、整流濾波電路、功率變換電路、pwm控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。
開(kāi)關(guān)電源的電路組成方框圖如下：
二、輸入電路的原理及常見(jiàn)電路
1、ac輸入整流濾波電路原理：
①、防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)，由mov1、mov2、mov3：f1、f2、f3、fdg1組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過(guò)其工作電壓時(shí)，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過(guò)大，f1、f2、f3會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。
②、輸入濾波電路：c1、l1、c2、c3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開(kāi)啟瞬間，要對(duì)c5充電，由于瞬間電流大，加rt1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時(shí)能量全消耗在rt1電阻上，一定時(shí)間后溫度升高后rt1阻值減?。╮t1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。
③、整流濾波電路：交流電壓經(jīng)brg1整流后，經(jīng)c5濾波后得到較為純凈的直流電壓。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(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。c3、c4為安規(guī)電容，l2、l3為差模電感。
②、r1、r2、r3、z1、c6、q1、z2、r4、r5、q2、rt1、c7組成抗浪涌電路。在起機(jī)的瞬間，由于c6的存在q2不導(dǎo)通，電流經(jīng)rt1構(gòu)成回路。當(dāng)c6上的電壓充至z1的穩(wěn)壓值時(shí)q2導(dǎo)通。如果c8漏電或后級(jí)電路短路現(xiàn)象，在起機(jī)的瞬間電流在rt1上產(chǎn)生的壓降增大，q1導(dǎo)通使q2沒(méi)有柵極電壓不導(dǎo)通，rt1將會(huì)在很短的時(shí)間燒毀，以保護(hù)后級(jí)電路。
三、功率變換電路
1、mos管的工作原理：
目前應(yīng)用zui廣泛的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管是mosfet（mos管），是利用半導(dǎo)體表面的電聲效應(yīng)進(jìn)行工作的。也稱為表面場(chǎng)效應(yīng)器件。由于它的柵極處于不導(dǎo)電狀態(tài)，所以輸入電阻可以大大提高，zui高可達(dá)105歐姆，mos管是利用柵源電壓的大小，來(lái)改變半導(dǎo)體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。
2、常見(jiàn)的原理圖：
3、工作原理：
r4、c3、r5、r6、c4、d1、d2組成緩沖器，和開(kāi)關(guān)mos管并接，使開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力減少，emi減少，不發(fā)生二次擊穿。在開(kāi)關(guān)管q1關(guān)斷時(shí)，變壓器的原邊線圈易產(chǎn)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(cè)得的電流峰值信號(hào)參與當(dāng)前工作周波的占空比控制，因此是當(dāng)前工作周波的電流限制。當(dāng)r5上的電壓達(dá)到1v時(shí)，uc3842停止工作，開(kāi)關(guān)管q1立即關(guān)斷。r1和q1中的結(jié)電容cgs、cgd一起組成rc網(wǎng)絡(luò)，電容的充放電直接影響著開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速度。r1過(guò)小，易引起振蕩，電磁干擾也會(huì)很大；r1過(guò)大，會(huì)降低開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速度。z1通常將mos管的gs電壓限制在18v以下，從而保護(hù)了mos管。q1的柵極受控電壓為鋸形波，當(dāng)其占空比越大時(shí)，q1導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，變壓器所儲(chǔ)存的能量也就越多；當(dāng)q1截止時(shí)，變壓器通過(guò)d1、d2、r5、r4、c3釋放能量，同時(shí)也達(dá)到了磁場(chǎng)復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲(chǔ)、傳遞能量做好了準(zhǔn)備。ic根據(jù)輸出電壓和電流時(shí)刻調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機(jī)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(dǎo)通。
5、有驅(qū)動(dòng)變壓器的功率變換電路：
t2為驅(qū)動(dòng)變壓器，t1為開(kāi)關(guān)變壓器，tr1為電流環(huán)。
四、輸出整流濾波電路：
1、正激式整流電路：
t1為開(kāi)關(guān)變壓器，其初極和次極的相位同相。d1為整流二極管，d2為續(xù)流二極管，r1、c1、r2、c2為削尖峰電路。l1為續(xù)流電感，c4、l2、c5組成π型濾波器。
2、反激式整流電路：
t1為開(kāi)關(guān)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(xù)流電感，r2為假負(fù)載，c4、l2、c5組成π型濾波器。
3、同步整流電路：
工作原理：當(dāng)變壓器次級(jí)上端為正時(shí)，電流經(jīng)c2、r5、r6、r7使q2導(dǎo)通，電路構(gòu)成回路，q2為整流管。q1柵極由于處于反偏而截止。當(dāng)變壓器次級(jí)下端為正時(shí)，電流經(jīng)c3、r4、r2使q1導(dǎo)通，q1為續(xù)流管。q2柵極由于處于反偏而截止。l2為續(xù)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(wěn)壓環(huán)路原理
1、反饋電路原理圖：
2、工作原理：
當(dāng)輸出u0升高，經(jīng)取樣電阻r7、r8、r10、vr1分壓后，u1③腳電壓升高，當(dāng)其超過(guò)u1②腳基準(zhǔn)電壓后u1①腳輸出高電平，使q1導(dǎo)通，光耦ot1發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導(dǎo)通，uc3842①腳電位相應(yīng)變低，從而改變u1⑥腳輸出占空比減小，u0降低。當(dāng)輸出u0降低時(shí)，u1③腳電壓降低，當(dāng)其低過(guò)u1②腳基準(zhǔn)電壓后u1①腳輸出低電平，q1不導(dǎo)通，光耦ot1發(fā)光二極管不發(fā)光，光電三極管不導(dǎo)通，uc3842①腳電位升高，從而改變u1⑥腳輸出占空比增大，u0降低。周而復(fù)始，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。調(diào)節(jié)vr1可改變輸出電壓值。
反饋環(huán)路是影響開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定性的重要電路。如反饋電阻電容錯(cuò)、漏、虛焊等，會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，故障現(xiàn)象為：波形異常，空、滿載振蕩，輸出電壓不穩(wěn)定等。
六、短路保護(hù)電路
1、在輸出端短路的情況下，pwm控制電路能夠把輸出電流限制在一個(gè)安全范圍內(nèi)，它可以用多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)限流電路，當(dāng)功率限流在短路時(shí)不起作用時(shí)，只有另增設(shè)一部分電路。
2、短路保護(hù)電路通常有兩種，下圖是小功率短路保護(hù)電路，其原理簡(jiǎn)述如下：
當(dāng)輸出電路短路，輸出電壓消失，光耦ot1不導(dǎo)通，uc3842①腳電壓上升至5v左右，r1與r2的分壓超過(guò)tl431基準(zhǔn)，使之導(dǎo)通，uc3842⑦腳vcc電位被拉低，ic停止工作。uc3842停止工作后①腳電位消失，tl431不導(dǎo)通uc3842⑦腳電位上升，uc3842重新啟動(dòng)，周而復(fù)始。當(dāng)短路現(xiàn)象消失后，電路可以自動(dòng)恢復(fù)成正常工作狀態(tài)。
3、下圖是中功率短路保護(hù)電路，其原理簡(jiǎn)述如下：
當(dāng)輸出短路，uc3842①腳電壓上升,u1③腳電位高于②腳時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)①腳輸出高電位，給c1充電，當(dāng)c1兩端電壓超過(guò)⑤腳基準(zhǔn)電壓時(shí)u1⑦腳輸出低電位，uc3842①腳低于1v，ucc3842停止工作，輸出電壓為0v，周而復(fù)始，當(dāng)短路消失后電路正常工作。r2、c1是充放電時(shí)間常數(shù)，阻值不對(duì)時(shí)短路保護(hù)不起作用。
4、下圖是常見(jiàn)的限流、短路保護(hù)電路。其工作原理簡(jiǎn)述如下：
當(dāng)輸出電路短路或過(guò)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(guò)1v時(shí)，uc3842關(guān)閉無(wú)輸出。
5、下圖是用電流互感器取樣電流的保護(hù)電路，有著功耗小，但成本高和電路較為復(fù)雜，其工作原理簡(jiǎn)述如下：
輸出電路短路或電流過(guò)大，tr1次級(jí)線圈感應(yīng)的電壓就越高，當(dāng)uc3842③腳超過(guò)1伏，uc3842停止工作，周而復(fù)始，當(dāng)短路或過(guò)載消失，電路自行恢復(fù)。
七、輸出端限流保護(hù)
上圖是常見(jiàn)的輸出端限流保護(hù)電路，其工作原理簡(jiǎn)述如上圖：當(dāng)輸出電流過(guò)大時(shí)，rs（錳銅絲）兩端電壓上升，u1③腳電壓高于②腳基準(zhǔn)電壓，u1①腳輸出高電壓，q1導(dǎo)通，光耦發(fā)生光電效應(yīng)，uc3842①腳電壓降低，輸出電壓降低，從而達(dá)到輸出過(guò)載限流的目的。
八、輸出過(guò)壓保護(hù)電路的原理
輸出過(guò)壓保護(hù)電路的作用是：當(dāng)輸出電壓超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi)。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障或者由于用戶操作不當(dāng)引起輸出過(guò)壓現(xiàn)象時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)以防止損壞后級(jí)用電設(shè)備。應(yīng)用為普遍的過(guò)壓保護(hù)電路有如下幾種：
1、可控硅觸發(fā)保護(hù)電路：
如上圖，當(dāng)uo1輸出升高，穩(wěn)壓管（z3）擊穿導(dǎo)通，可控硅（scr1）的控制端得到觸發(fā)電壓，因此可控硅導(dǎo)通。uo2電壓對(duì)地短路，過(guò)流保護(hù)電路或短路保護(hù)電路就會(huì)工作，停止整個(gè)電源電路的工作。當(dāng)輸出過(guò)壓現(xiàn)象排除，可控硅的控制端觸發(fā)電壓通過(guò)r對(duì)地泄放，可控硅恢復(fù)斷開(kāi)狀態(tài)。
2、光電耦合保護(hù)電路：
如上圖，當(dāng)uo有過(guò)壓現(xiàn)象時(shí)，穩(wěn)壓管擊穿導(dǎo)通，經(jīng)光耦（ot2）r6到地產(chǎn)生電流流過(guò)，光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光，從而使光電耦合器的光敏三極管導(dǎo)通。q1基極得電導(dǎo)通，3842的③腳電降低，使ic關(guān)閉，停止整個(gè)電源的工作，uo為零，周而復(fù)始。
3、輸出限壓保護(hù)電路：
輸出限壓保護(hù)電路如下圖，當(dāng)輸出電壓升高，穩(wěn)壓管導(dǎo)通光耦導(dǎo)通，q1基極有驅(qū)動(dòng)電壓而道通，uc3842③電壓升高，輸出降低，穩(wěn)壓管不導(dǎo)通，uc3842③電壓降低，輸出電壓升高。周而復(fù)始，輸出電壓將穩(wěn)定在一范圍內(nèi)（取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值）。
4、輸出過(guò)壓鎖死電路：
圖a的工作原理是，當(dāng)輸出電壓uo升高，穩(wěn)壓管導(dǎo)通，光耦導(dǎo)通，q2基極得電導(dǎo)通，由于q2的導(dǎo)通q1基極電壓降低也導(dǎo)通，vcc電壓經(jīng)r1、q1、r2使q2始終導(dǎo)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，由于d1、r1的存在，u1①腳始終輸出高電平q1始終導(dǎo)通，uc3842①腳始終是低電平而停止工作。正反饋？
九、功率因數(shù)校正電路（pfc）
1、原理示意圖：
2、工作原理：
輸入電壓經(jīng)l1、l2、l3等組成的emi濾波器，brg1整流一路送pfc電感，另一路經(jīng)r1、r2分壓后送入pfc控制器作為輸入電壓的取樣，用以調(diào)整控制信號(hào)的占空比，即改變q1的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，穩(wěn)定pfc輸出電壓。l4是pfc電感，它在q1導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量，在q1關(guān)斷時(shí)施放能量。d1是啟動(dòng)二極管。d2是pfc整流二極管，c6、c7濾波。pfc電壓一路送后級(jí)電路，另一路經(jīng)r3、r4分壓后送入pfc控制器作為pfc輸出電壓的取樣，用以調(diào)整控制信號(hào)的占空比，穩(wěn)定pfc輸出電壓。
十、輸入過(guò)欠壓保護(hù)
1、原理圖：
2、工作原理：
ac輸入和dc輸入的開(kāi)關(guān)電源的輸入過(guò)欠壓保護(hù)原理大致相同。保護(hù)電路的取樣電壓均來(lái)自輸入濾波后的電壓。取樣電壓分為兩路，一路經(jīng)r1、r2、r3、r4分壓后輸入比較器3腳，如取樣電壓高于2腳基準(zhǔn)電壓，比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無(wú)輸出。另一路經(jīng)r7、r8、r9、r10分壓后輸入比較器6腳，如取樣電壓低于5腳基準(zhǔn)電壓，比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無(wú)輸出。