电源开关十篇

时间:2023-04-07 02:26:16

电源开关

电源开关篇1

关键词:开关电源;原理;原理框图;电路图

电子技术教学中,我们有的教师对开关电源部分内容常常忽视,这与目前生产、生活实际是不符,本文根据自己的教学实践,对开关电源教学谈一些认识。

一、明确开关电源教学的重要性

简单的分类,直流稳压电源有串联型线性直流稳压电源和开关型直流稳压电源。串联型线性直流稳压电源由整流、滤波、稳压等部分组成,稳压部分的调整部分工作在线性状态,学生易理解,掌握串联型线性直流稳压电源的工作原理和进行实际电路分析也是较为容易的。

开关电源(SwitchingMode Power Supply,SMPS)采用“交流直流交流直流”变换技术,是一种组合变流电路,包括由冲击电流限幅、输入滤波器、输入侧整流与滤波、逆变、输出侧整流与滤波等部分组成的主电路,以及控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。开关电源较直流线性稳压电源复杂,但开关电源功耗小,转化率高,且体积和重量只有线性电源的20%―30%,目前它已成为稳压电源的主流产品。因此我们在教学时应重视开关电源这部分内容,不要淡化它。

二、读懂开关电源原理框图

要理解开关电源工作原理,会分析开关电源电路图,那就要读懂开关电源原理框图。下图就是典型的开关直流稳压电源原理框图。

图1 开关直流稳压电源原理框图

(一) 框图组成

框图由主电路、控制电路、检测比较放大电路、辅助电源四大部份组成。

1.主电路。主电路即完成“交流直流交流直流”变换的功能电路部分,由冲击电流限幅、输入滤波器、输入侧整流与滤波、逆变、输出侧整流与滤波等部分组成;冲击电流限幅部分功能:限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流;输入滤波器功能:其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网;输入侧整流与滤波:将电网送来的交流电直接整流滤波为较平滑的直流电;逆变:利用开关调整电路将整流后的直流电变为高频交流电,这是高频开关电源的核心部分;输出侧整流与滤波:根据负载需要,将高频交流电进行整流与滤波,提供稳定可靠的直流电源。

2.控制电路。一方面从输出端取样,与设定值进行比较,然后去控制逆变器(开关调整电路),改变其脉宽或脉频,使输出稳定,另一方面,根据测试电路提供的数据,经保护电路鉴别,提供控制电路对电源进行各种保护措施。

3.检测电路。提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。

4.辅助电源。实现电源的软件(远程)启动,为保护电路和控制电路(PWM等芯片)工作供电。

(二)开关电源的工作原理

开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件(开关管),开关元件以一定时间间隔重复地接通和断开,在开关元件接通时输入侧整流滤波的直流电通过逆变器(开关管)、输出侧整流滤波电路向负载提供能量,当开关元件断开时,电路中的储能装置(有电感、电容等组成)向负载释放开关接通时所储存的能量,使负载得到连续稳定的能量。

根据开关电源输出的直流电压情况,经过取样进行检测比较放大得到反映输出电压稳定情况的误差信号,将其送入控制电路产生控制信号,控制信号经驱动电路后对逆变器的开关元件的占空比(导通时间与周期之比)进行控制,这样传到输出端的能量得到调整,即调整输出电压使其稳定。

三、读懂开关电源电路图

读开关电源电路图,不要急于弄清某一元器件的作用,要按一定顺序逐步进行。首先,找到来自电网的交流电位置(即“信号”入口,)和直流稳压电源稳定电压输出位置(“信号”出口);其次,找到开关电源电路的主电路(“主信号”电路,正向电路),它由冲击电流限幅、输入滤波器、输入侧整流与滤波、逆变、输出侧整流与滤波等部分组成;找到反馈控制电路,它由取样比较放大、时钟振荡电路、脉宽(脉频)调制电路、驱动电路等组成;最后对开关稳压电源的主电路和反馈控制电路的各组成部分进行分析,分析出各部分的功能和作用,具体到每一个元器件的功能和作用;完成以上分析后,引导学生再回头体会开关稳压电源的原理,会有更深刻的理解。

目前,开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备,是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。作为电子技术的教学专业人员,有必要将开关电源这部分教学内容向学生讲清楚,讲明白。

参考文献:

[1]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].机械工业出版社.2009.

电源开关篇2

(一)主功率电路的电源开关设计

此设计电源的技术指标如下:开关的频率为5OHz±5%,效率大于85%,预定的最大占空比为Dmax=40%,输入电压Vin-=48(±20%),其中Vimin=43.2v,Vimax=52.8v,由此,可以算出:T=20us,Tonmax=8us,负载在10%至100%之间改变时,电压的调整率小于5%,输出功率为25瓦,允许的过载率为3%,输出电压的精度为正负0.5V,满载输出时,功率的因数大于0.99,纹波率小于等于1%。在解决问题的基础上,设计出主功率电路的各个参数。此设计选定单端反激式变换器为主功率电路拓扑,采用DCM模式工作。这次设计的高频变压器的绕组为一次侧初级绕组,初级匝数比为8,在最里层绕制,占空比的52%(保留12%裕度),当初级绕组后,必须使用绝缘胶带包好,副边的绕组最大功率地须贴近初级,使用分两层绕,每层两股,辅助输出须加减15V绕组、主输出±5V绕组以及供电给uC3842控制芯片的+12V馈电绕组。因为高频变压器需要留有空隙,绝缘带须均匀地绕在磁芯两边,以防止磁饱和增加电感量。选择MOS开关IRF640为功率开关,RIF640J就是第三代powerMOSFETs,其漏极的额定电流为18安培,导通时的电阻为0.15,耐压值为200伏特,优点是坚固耐用、降低导通阻抗、转换快速。为了保证MOS管的关断可靠,这次设计中还加入了一个R15作为下拉电阻,其组值为20K、IN474,中功率稳压值为18V的直插式稳压二极管。这次的设计为了避免开关管承受峰值电压过大而损坏,采用了与变压器原边并联的RCD缓冲器吸收电路中的由尖峰电压带来的能量。经计算后,C=1.2nF,R=1,8K,UF4007二极管,VR=200V,Iav=1A。滤波电容使用CBB1044和100F/63V、22100F/63F一起构成的输入端滤波电路,去消除整流输出中的电压纹波,使用CBB1044可以使直流电压更平稳,滤除高频分量。本设计中针对反激式开关电源中低压大的特点选用+5V的输出整流二极管RS560,VR=60V,IF=5A;整流二极管SR160,VR=60V,IF=1A。输出的纹波电压与反激式开关的电源输出之间关系密切,为了令+5V纹波电压<50mV,+15V时候的纹波电压<150mV,就要使滤波电路纹波率<1%,所以选用了π型的滤波器;控制芯片uC3842的供电由12V滤波电路输入。

(二)上切换电路设计中的电源开关设计

为了使反激式电源开关保持高效率,需在分压限流电阻和控制芯片中间加入电切换电路。此设计可以使电源工作正常时,分压供电电阻不会一直维持在高耗能状态。

(三)U1.3842电源开关的电路设计

采用U1.3842的电流型脉宽调制器控制芯片,并利用高频变压器与电网隔离。这种组合控制器的电路比较简单,工作频率可高达500KHz,电压的调整率可达到0.01%,启动时的电流小于1毫安,工作电流为5毫安,是性能非常好的电流控制型的脉宽调制型芯片,而且该调制器管脚数量少,属于单端输出。计算出的工作频率为48.8KHz,根据时钟震荡电路中CT=4.7Nf,RT-7.5K,实验中功率留取一半作为余量,选用4个规格为0.25W、1.2的电阻并联为采样电阻,电容为3.9K。滤波及采样电路中,检流器件选用电阻。

(四)反馈电路的电源开关设计

电源开关的反馈电路设计非常重要,现在大多反激式开关设计都是用光耦PC817和TL431之间的电气隔离,实现反馈电压信号和控制芯片功能,但这样的电路电压输出的调整范围非常小,而笔者则拓展了这一范围。通过在以前的反馈电路光耦输出位置增加恒流源电路,使之吸收2mA的电流,便可实现分流总电流的目的,由此扩大光耦PC817的输出电流范围,输出电压的调节范围也就变大了,因为再经过信号LM358的放大,其中的误差也被放大,这样就因错误过大而失去了意义。所以恒流源电路直接设计在了UC3842的1脚上,就不会出现错误被放大导致控制精度的下降。也减少了反馈信号的输出时间,使电源的动态响应加快。经过改动后的电路调节范围比原有设计扩大了23%,使拓宽光耦的电流有效输入范围增大,输出电压调节范围增大。

二、总结

电源开关篇3

自从英国广播公司(BBC)于1936年在伦敦开通世界上首个公共电视广播以来,电视机技术已取得了长足的发展:从BBC于1953年首先开通彩色电视广播,到日本NHK于1981年进行首例高清电视(HDTV)系统演示等,不一而足。当前,世界各国纷纷采取行动,以将TV信号从模拟传输升级至具备更高质量的数字制式。以美国为例,到2009年2月美国将停止模拟电视信号传输。

但是,“在客厅中坐在一个老式大盒子面前(看电视节目)的方式已经变得落伍。对于电视行业来说,新技术的发展,正催生着无穷的机遇”。这是美国《新闻周刊》2005年6月份所描述的一个景象。推动这些机遇的其中一项技术,就是平板显示(FPD)。该技术具有以下两个显著特点:

・支持高达1080p的高清电视(HDTV)

・屏幕尺寸更大,但总体外形更小

不同尺寸平板电视的电源转换链

平板电视与传统电视很大的一项不同,便是传统电视所采用的阴极射线管(cRT)被LCD或等离子屏幕取而代之,与之相应的是电视机厚度和机体尺寸的大幅降低。但是,我们应当注意的是:

・平板电视消耗的电量相对较高,并且不同尺寸和功能组合的平板电视耗电量也会不同。与CRT电视相比,平板电视平均每立方厘米尺寸所消耗的功率要高出许多。

・传统上消费者会将电视摆放在客厅,电视机机身的噪声传播开来,可能会酿成一个问题。如果在电视机设计中增添冷却风扇,可能不会受到消费者欢迎。

・在消费电子领域,竞争非常激烈,成本问题非常重要,而目前平板电视的售价相对较高。

在这种情况下,平板电视制造商根据面板尺寸的不同,应用了不同的电源转换链,从而优化每一款电视机的设计。

小尺寸:最大为21英寸

这种尺寸的平板电视功耗通常低于70W。这个数值低于大多数谐波含量标准对功耗的要求,因此无须使用功率因数校正(PFC)技术。在这种情况下,通常使用一个开关电源(SMPS)。在正常模式下,开关电源必须输出额定功率,而在待机模式下,开关电源必须拥有较高的能效。

市场上也有不同的处理方式:如采用外部电源,适配器遵从各种不同标准和行为准则。当然,作为替代之选,电源也可被嵌在电视机内部作为开放式电源。这种电源必须满足待机能耗要求,并且在有源模式运作下的能效较高,从而减少面板内的发热量。

在使用内部电源单元和外部电源单元这两种方式中,通常都采用到了反激式拓扑结构。转换器既能工作在固定频率,也能工作在可变频率(特别是就准谐振模式而言)。

在额定负载和轻载条件下,要同时实现较高能效,关键就在于要采用能够根据负载状况调整工作模式的智能开关电源控制器。

针对这种情况,多家半导体公司开发出了一些备选方案,以安森美公司为例:

・跳过多余周期方案:固定频率的如NCP1200/1216/1271,可变频率的如NCPl207/1337。该方案如图l所示。

・频率反走方案:NCPl351

中等尺寸平板电视:介于26英寸至32英寸之间

对于这种尺寸面板的平板电视而言,功耗大幅增加,最大可达180W。由于输入功率高于75W,因此,这种应用应该遵从欧盟IEC 1000-3-2D类标准或类似区域性谐波含量标准。在这里,功率因数校正(PFC)技术也开始应用;而且,由于主电源必须进行优化,以实现更高的能效和更小的体积。因此,有源PFC能够发挥突出作用,对主电源单元输入电压的变化进行限制。在这种功率级别,临界导电模式(CRM)PFC是应用得最为广泛的拓扑。在这方面,安森美半导体公司推出的NCP1606提供了一种具有高性价比并且可靠的解决方案。

在这种尺寸范围面板的平板电视中,常用的有两种电源转换链。

第一种方法包含两个电源。其中一个开关电源采用的是反激式拓扑,专门用于背光,可为面板提供24V@5A的输出功率;另一个开关电源采用的也是反激式拓扑,负责为控制音视频输入输出信号处理(CAVIO)板供电,可以提供40W@12V的功率(某些条件下电压为5V)。后者还用于待机模式,在这种模式下,多种严格的轻载能效标准可以适用。

第二种电源转换链只包含一个主开关电源,可以为面板提供24V的电压,还可以为CAVIO板提供12V电压,这里要求的功率将在170W等级内。此外,它还包含另一个专用于待机模式的器件,该器件可在正常模式下提供10W功率,而在待机条件下的电流消耗仅为500mA。

为了适应更高的输出功率,主开关电源的拓扑不应该还是单开关反激,而应该采用关反激,尽管这个区域也采用了一个半桥谐振LLC。这种拓扑与屏幕尺寸更大的面板共用一个通用拓扑。

这种方法有一个显著的好处,就是优化了待机能耗,因为在这个模式下,主开关电源器件与PFC的功能会被关闭。

这两种方法中,采用关电源的方法拥有许多优势:

・功率被予以更好地均衡,从而允许使用单开关反激转换器。

・消除了对背光进行数字调光过程中滋生的交互稳压隐忧,避免了这个过程中负载变化过大的问题。

・面向不需要执行IEC谐波兼容规范的美国/北美地区的产品型号中,更易于移除PFC级。

・解耦源自CAVIO电源的面板功率。如果未来需要采用不同的背光技术,如EEFL、FEL和LED等,CAVIO电源可以简化演进过程。

较大尺寸平板电视:37英寸

这种尺寸的LCD TV功耗最高达220W。在这种情况下,必须使用PFC技术,并强烈推荐使用有源PFC。在这个功率等级,可以考虑三种备选拓扑,分别是临界导电模式(CRM)、固定频率非连续导电模式(FF DCM)和连续导电模式(cCM)。

NCPl605中采用了固定频率非连续导电模式。这种模式结合了临界导电模式的一些优点,如从输入正弦电压的顶端开始减小峰值电流,还结合了固定频率解决方案的长处,也就是当输入电压通过零电压时可对开关频率进行钳位,从而可对EMI信号进行更好的控制。

在CCM模式下工作的紧凑型8引脚PFC控制器近期已经推出,如安森美半导体推出的NCPl653和NCPl654器件。

与尺寸介于26~32英寸之间的面板相似,在37英寸面板市场,有两种架构:

・关电源架构:其中一个开关电源专用于背光,另一个电源器件专用于CAVIO板,并支持待机模式。

・单一主开关电源架构:主开关电源提供24V和12V电压,另加一个专用

的待机开关电源。在待机模式下,主开关电源被切断。

虽然关电源架构拥有明显优势,但在高达200W的功率范围下,设计人员必须考虑到轻载性能变得越来越重要,因为CAVIO的功率容量增加了。不仅如此,采用反激等传统拓扑能够实现的功率密度在这里则成为一个问题。其他能够提高能效、减小尺寸和改善交互调节状况的拓扑必须予以考虑。例如,大多数设计人员已经选择半桥谐振LLC解决方案来实现这些性能改善目标。

大尺寸平板电视:40英寸及更大尺寸

40/42英寸LCD TV的功耗可能高达300W,46英寸的更是高达330W。在这个功率等级,连续导电模式(CCM)拓扑对PFC而言最为适用。此外,最少需要两个开关电源来满足背光和信号处理的功率需求,以及遵从待机能耗要求。在这个功率等级,传统的反激拓扑不再适用,设计人员必须考虑新的拓扑,如单/关前向拓扑或半桥拓扑。这两种拓扑都需要在连续导电模式下工作,而该模式会导致出现硬开关和EMI信号挑战,以及滋生在紧凑型消费导向应用中不受欢迎的电磁问题。对于功率等级较低的LCD TV而言,它们通常采用的是准谐振模式,这种模式凭借减小开关损耗而能够提高能效。而在功率等级更高的大屏幕平板电视中,采用谐振拓扑的优势十分突出,这种模式会引导设计人员采用半桥谐振LLC,而后者是谐振转换器系列中的一员。半桥谐振LLC的优势体现在:

・基于完整负载范围的零电压开关(zVSX在零漏极电压条件下进行开关切换。通电损耗因此接近于零,与半桥相比EMI信号质量更佳,而半桥拓扑是工作在硬开关条件下。

・低关断电流:开关在低电流条件下关断,因此关断损耗也比半桥拓扑更低。

・副二极管可进行零电流关断:当转换器工作在满载条件下时,输出整流器会在零电流时关断,从而减少EMI信号问题。

・无需增加元件数量:元件数量基本上与传统半桥拓扑相当。

・良好的交互调节功能:尽管事实上采用单个开关电源器件来同时为面板提供24V电压和为CAVIO板提供12V电压,但背光的数字调光并不会与两路输出电压的调制产生干扰。

在这个功率等级,最常见的电源转换链包含一个主开关电源及一个待机专用开关电源,其中主开关电源采用半桥谐振拓扑,能够同时输出24V和12V电压。

图所示为该谐振转换器的结构。一个50%负载周期半桥提供了在零到输入电压VIN再到谐振电路之间摇摆的高压方波。通过采用压控振荡器(VCO)来调节频率,反馈回路能够根据功率需求来调节输出等级。

该谐振电路由电容Cs,以及两个电感Ls和Lm串联组成。其中的Lm电感代表的是变压器磁化电感,它与Ls和Cs一起,会构成一个谐振点。这个电感上的负载产生的反射要么会令谐振点从电路上消失(在大负载电流条件下,Lm会被电阻值较小的、发生了反射的负载电阻RL所完全短路),要么会使其在轻载条件下继续与串联电感Ls串联。其结果是,根据负载条件的不同,谐振频率会在最小与最大之间变动。

工作频率取决于功率需求。在低功率条件下,工作频率相当之高,且离谐振点相当远。但在高功率条件下,控制回路会降低开关频率,并会采用其中某个谐振频率来为负载提供必需的电流。

结论

平板电视电源转换链的设计需要考虑诸多的挑战和相互冲突的设计折中,才能设计出无需有源冷却的高性价比、高能效、小巧纤薄的解决方案。此外,为了满足不同消费者的需求,平板电视制造商需要提供众多不同的功能组合,同时要求无须对每款电源进行重新设计。系统设计和IC制造商已经合作起来探寻最佳的设计折中组合。如今,我们需要集中力量开发下一代的LCD TV,令面板背光子系统能够直接从功率因数转换段供电。

Onstar最新监测系统出招,被盗的车辆会自动减速

当偷车贼驾驶着盗窃的车辆被警察追逐时,被盗车辆会自动减速,这要得益于 OnStar的一种新的被盗车辆服务。OnStar的这种服务容许安全顾问通过发出遥控信号让被盗车辆引擎的燃油流动减少,从而使被盗车辆减速。该公司表示,其安全顾问可能不久将与法律强制权力机构一道工作,并向被盗车辆发出信号,以便这些被盗车辆将逐渐减速。

车辆必须具备电子系统、无线服务和QP9卫星信号,以便于OnStar工作,并且户主必须订购该服务。该服务将在一些通用汽车公司的2009年车型上亮相。大约160万辆汽车,其中,大约2/3是雪佛兰牌汽车,将配备这种服务。驾驶员必须报告车辆被盗窃,然后,呼叫OnStar请求被盗车辆定位辅助系统,该系统依赖于GPS实现精确的跟踪。一旦警察锁定了该车,他们就能够要求OnStar顾问遥控减速。OnStar公司表示,它拥有安全装置以确保顾问能够瞄准正确的车辆。一个遥控信号与动力总成系统交互作用来减少燃油的流动。

电源开关篇4

【关键词】开关电源 噪声 对策

开关电源在日常生活中被广泛应用,其对电力的使用与管理有着重要的控制作用。目前在我国进行普遍使用的开关电源,其在诸多方面都存在着一定的优点,可以满足现代电力管理的需要,但是由于其在使用过程中受内部因素以及外部因素的影响,很容易造成噪音的产生。这种噪音出现频率高,产生影响大,为人们的工作生活带来的一定的负面影响,因此如何有效的降低开关电源噪音成为了现在有关工作人员急需解决的问题。要想对开关电源的噪音问题进行解决,有关工作人员首先要对开关电源的噪音进行有效的分析,从类型,成因等多个方面入手,为解决开关电源的噪音问题搜集充足的参看依据。

1 开关电源噪音的类型

1.1 原发性噪音

开关电源噪音的类型有很多种,不同的噪音其在变现形式以及产生原因上都有所不同,所谓的原发性噪音就是指开关电源本身产生的噪音,这种噪音与开关电源有着密切的关系,要想有效的降低这种噪音,就要从电源开关内部入手,对其进行深度的剖析,才能找出真正的问题所在,具体来说原发性噪音包括以下几个方面:(1)开关使用过程产生的噪音。开关电源在进行使用的过程中会瞬间改变电流,电阻等方面的因素,造成开关电源内部情况的变化,这种变化一般具有快速,迅猛的特点,因此很容易产生噪音,对周边环境造成影响。(2)开关内部元件损耗产生的噪音。开关电源由于要进行频繁的操作因此其内部元件存在着一定的损耗情况,因此当开关电源内部元件出现损耗后将直接造成噪音的产生,应对开关电源的使用质量造成威胁。

1.2 继发性噪音

继发性噪音是开关电源噪音中的一种,其与原发性噪音相对,造成继发性噪音的原因一般是由于开关电源受外部原因影响而产生的,对于继发性噪音在分析的过程中,相关工作人员应将目光投放在整个线路体系中去,不能局限于开关电源本身,只有这样才能对继发性噪音产生的原因进行全面准确的认识,具体来说继发性噪音主要体现在以下几个方面:(1)自然因素影响产生噪音。电流具有着强烈的物理属性,其在运行的过程中很容易受到外界自然因素的影响,例如在雷雨天开关电源在使用过程中,就容易产生大量的噪音。(2)电路原因影响产生的噪音。开关电源对整个电路系统产生着控制作用,而电路系统在一定条件下也会反作用于开关电源,对开关电源产生影响,在实际的运行过程中,经常会由于电路系统出现问题而导致开关电源噪音的产生。

2 开关电源噪音的解决措施

2.1 提高开关电源安装质量,合理组装开关电源部件

开关电源的安装对开关电源今后的使用有着重要的作用,因此要想有效的降低开关电源的噪音,有关工作人员应从开关电源的组成入手,从源头上对问题进行解决,具体来说有关工作人员可以通过以下几种方式降低开关电源噪音产生的几率:(1)提高开关电源安装质量。开关电源的安装质量与多方面因素都有着重要的关系,首先就开关电源本身而言要选取符合国家标准的开关电源以及各项功能组件,工作人员在进行安装之前一定要做好检查工作,确保开关电源的使用质量。同时相关工作人员也应具有一定的专业素质,这些都是开关电源安装过程中的基本要求,对其进行有效的把握,可以很好的提高开关电源的安装质量。(2)合理组装开关电源的部件。开关电源虽然具有着体积小质量轻的特点,但是其内部结构却相当复杂,在进行开关电源的安装过程只中,有关工作人员应严格按照说明书,图纸等对开关电源进行安装,保障开关电源各组件安装的合理性,确保开关电源可以顺利的投入使用。

2.2 积极引入先进技术,完善电源组件不足

就目前来看开关电源子在我国绝大部分地区均有应用,并随着不断的发展变化,其已经具备了极高的使用价值,以及稳定的功能性,但是通过对开关电源的进一步研究我们发现,其仍具有着一定的发展空间,针对其存在的缺点与不足进行完善,积极引入先进技术,将有利于其进行进一步的功能升级,加强起在电力管理中的作用,减少其噪音的产生。

2.3 熟练掌握相关技术,科学选择缓冲回路

在对开关电源噪声进行解决的过程中,有关管理部门不仅要注重物的问题,同时也要对人的问题进行有侧重的关注。具体来说有关管理部门应对以下几个方面的问题予以重视:(1)提高员工素质,熟练掌握相关技术。技术人员是进行开关电源安装,以及维护的直接工作人员,在进行安装以及维护工作的过程中技术人员的行为直接影响着开关电源的使用质量。因此在实际的工作中有关管理部门应针对这些技术人员进行一定的摸底与考核,确保技术人员具有专业的从业资格。与此同时,有关管理单位还应就技术人员技术的熟练掌握程度进行了解,通过多种方式,促进技术工作人员技术水平的提升,保障开关电源的安装与维护。(2)科学选择缓冲回路。在电路设计的过程中,开关的安装,电源回路的选择都是十分重要的组成部分,任何一部分设计错误都会对整个电路系统造成影响,并导致开关电源噪音的产生。因此有关部门在进行电力系统设计以及施工的过程中,应对缓冲回路等进行科学的选择,保障电路系统的正常运行,降低开关电源噪音的产生。

3 总结

综上所述,开关电源噪声的产生受到了多方面因素的影响,要想有效的对开关电源噪声进行抑制,有关工作人员应重视开关电源噪声的分析,通过多种手段的应用,从宏观到微观,全面把握开关电源的整体情况,进行有效的治理,促进开关电源的升级,提高开关电源的使用功能。

参考文献

[1]代乐荣.开关电源噪声的产生于抑制[J].山西电子科技,2012(4):34-38.

[2]陈国荣.沈长松.郑宽涵.开关电源音频噪声分析及抑制[J].科技风,2012(13):78-82.

电源开关篇5

关键词:UC3842 开关电源 PWM

1.引言

开关电源是运用现代电力电子技术,控制开关开启和关闭的时候,这个比率的输出电压稳定的电源,电源一般由脉宽调制控制集成电路和场效应晶体管。开关电源、线性电源,并与成本的功率输出的增加,但这两种不同的发展速度。在某一线性功率成本的输出功率的观点,但高于开关电源,它被称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新、开关电源技术在不断的创新,这一成本更低的输出功率对于移动、开关电源提供了广阔的发展空间。

2.UC3842的原理及技术参数

2.1 UC3842的原理和概述

UC3842 是开关电源用电流控制方式的脉宽调制集成电路。与电压控制方式相比在负载响应和线性调整度等方面有很多优越之处。

图1 UC3842 内部原理框图

该电路主要特点有:

(1)内含欠电压锁定电路 、低起动电流(典型值为0.12mA);

(2)稳定的内部基准电压源、大电流推挽输出(驱动电流达1A);

(3)工作频率可到500kHz 、自动负反馈补偿电路;

(4)双脉冲抑制、较强的负载响应特性。

图1 所示出了UC3842 内部框图和引脚图,UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有8 个引脚,各脚功能如下:

①脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;

②脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压进行比较,产生误差电压,从而控制脉冲宽度;

③脚为电流检测输入端, 当检测电压超过1V时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;

④脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f=1.8/(RT×CT);

⑤脚为公共地端;

⑥脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns 驱动能力为±1A ;

⑦脚是直流电源供电端,具有欠、过压锁定功能,芯片功耗为15mW;

⑧脚为5V 基准电压输出端,有50mA 的负载能力。

2.2 UC3842的技术参数

3.12V/5A单端反激开关电源原理

3.1 12V/5A电路原理图

图2 电路原理图

3.2 原理分析

1)系统原理

以UC3842为核心控制部件,设计一款AC 220V输入,DC 12V输出的单端反激式开关稳压电源。开关电源控制电路是一个电压、电流双闭环控制系统。变换器的幅频特性由双极点变成单极点,因此,增益带宽乘积得到了提高,稳定幅度大,具有良好的频率响应特性。主要的功能模块包括:启动电路、过流过压欠压保护电路、反馈电路、整流电路。以下对各个模块的原理和功能进行分析。电路原理图如图2所示。

2)启动电路

如图2所示交流电由C16、L1、C15以及C14、C13进行低通滤波,其中C16、C15组成抗串模干扰电路,用于抑制正态噪声;C14、C13、L1组成抗共模干扰电路,用于抑制共态噪声干扰。它们的组合应用对电磁干扰由很强的衰减旁路作用。滤波后的交流电压经D1~D4桥式整流以及电解电容C1、C2滤波后变成3lOV的脉动直流电压,此电压经R1降压后给C8充电,当C8的电压达到UC3842的启动电压门槛值时,UC3842开始工作并提供驱动脉冲,由脚6输出推动开关管工作。随着UC3842的启动,R1的工作也就基本结束,余下的任务交给反馈绕组,由反馈绕组产生电压给UC3842供电。由于输入电压超过了UC3842的工作,为了避免意外,用D10稳压管限定UC3842的输入电压,否则将出现UC3842被损坏的情况。

3)15V/5A电路的短路过流、过压、欠压保护

由于输入电压的不稳定,或者一些其他的外在因素,有时会导致电路出现短路、过压、欠压等不利于电路工作的现象发生,因此,电路必须具有一定的保护功能。如图2所示,如果由于某种原因,输出端短路而产生过流,开关管的漏极电流将大幅度上升,R9两端的电压上升,UC3842的脚3上的电压也上升。当该脚的电压超过正常值0.3V达到1V(即电流超过1.5A)时,UC3842的PWM比较器输出高电平,使PWM锁存器复位,关闭输出。这时,UC3842的脚6无输出,MOS管S1截止,从而保护了电路。如果供电电压发生过压(在265V以上),UC3842无法调节占空比,变压器的初级绕组电压大大提高,UC3842的脚7供电电压也急剧上升,其脚2的电压也上升,关闭输出。如果电网的电压低于85V,UC3842的脚1电压也下降,当下降lV(正常值是3.4V)以下时,PWM比较器输出高电平,使PWM锁存器复位,关闭输出。如果人为意外地将输出端短路,这时输出电流将成倍增大,使得自动恢复开关RF内部的热量激增,它立即断开电路,起到过压保护作用。一旦故障排除,自动恢复开关RF在5s之内快速恢复阻抗。因此,此电路具有短路过流、过压、欠压三重保护。

4)反馈电路

反馈电路采用精密稳压源TL431和线性光耦PC817。利用TL43l可调式精密稳压器构成误差电压放大器,再通过线性光耦对输出进行精确的调整。如图2所示,R4、R5是精密稳压源的外接控制电阻,它们决定输出电压的高低,和TL431一并组成外部误差放大器。当输出电压升高时,取样电压VR7也随之升高,设定电压大于基准电压(TL431的基准电压为2.5V),使TL431内的误差放大器的输出电压升高,致使片内驱动三极管的输出电压降低,也使输出电压Vo下降,最后Vo趋于稳定;反之,输出电压下降引起设置电压下降,当输出电压低于设置电压时,误差放大器的输出电压下降,片内的驱动三极管的输出电压升高,最终使得UC3842的脚1的补偿输入电流随之变化,促使片内对PWM比较器进行调节,改变占空比,达到稳压的目的。R7、R8的阻值是这样计算的:先固定R7的阻值,再计算R8的阻值,即

5)输出整流滤波电路

输出整流滤波电路直接影响到电压波纹的大小,影响输出电压的性能。开关电源输出端中对波纹幅值的影响主要有以下几个方面。

(1)输入电源的噪声,是指输入电源中所包含的交流成分。解决的方案是在电源输入端加电容C5,以滤除此噪声干扰。

(2)高频信号噪声,开关电源中对直流输入进行高频的斩波,然后通过高频的变压器进行传输,在这个过程中,必然会掺人高频的噪声干扰。还有功率管器件在开关的过程中引起的高频噪声。对于这类高频噪声的解决方案是在输出端采用π型滤波的方式。滤波电感采用150μH的电感,可滤除高频噪声。

(3)采用快速恢复二极管D6、D7整流。基于低压、功耗低、大电流的特点,有利于提高电源的效率,其反向恢复时间短,有利于减少高频噪声。

参考文献

[1]严仰光.双向直流变换器. 南京: 江苏科学技术出版社, 2004.11

电源开关篇6

    高压直流电源在日常的生产、生活中有着广泛的应用,尤其在军事、医疗和绝缘测试等领域应用更为频繁。传统的高压直流电源采用线性电源技术的较多,这种结构形式造成电源整体效率较低,性能一般,体积大,重量沉。随着开关电源技术的进步和发展,各类用途的直流电源都倾向于采用开关电源技术。开关电源以其线性电源无法比拟的特点和优点已经成为电源行业的主流形式。开关电源技术应用于高压直流电源领域,使高压直流电源变得体积小,重量轻,效率高,性能更好。 本次论文研究工作是针对X射线发生装置设计所需高压电源。论文首先介绍了目前高压直流电源领域的发展情况,和X光管工作的基本原理,论证了各种开关电源主电路的拓扑结构,由于单一结构形式的变换器难以满足系统功能和性能指标的要求,提出了一种组合式结构,以半桥式变换器组合降压斩波电路的主电路结构形式,应用MATLAB仿真验证了系统设计的可行性。然后论文针对主电路中各主要元件参数进行了具体计算,对变换器中较为关键的高压变压器进行了具体设计,并指出了变压器制造过程中影响性能指标的关键因素和解决办法。控制电路设计中选用开关电源专用芯片TL494作为主要控制芯片,应用精密运算放大器和隔离反馈元件构成系统的反馈和PI调节控制器,应用控制领域使用最为广泛的51系列单片机构成控制电路中的数字控制部分,结合信号检测技术,组成具有完善控制和保护功能的电源系统。在论文的系统调试部分记录了此次设计的电源的调试步骤和过程,以及每步调试的波形和数据,尤其重要的是发现并记录了TL494的设计缺陷,提出了补救方法。经过多次试验和反复补充修改设计,最终制成了一台具有较高性能指标的高压开关电源样机。

电源开关篇7

一、从原理图到pcb的设计流程 建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->cam输出。

二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。

焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开。

三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路:

(1). 电源开关交流回路

(2). 输出整流交流回路

(3). 输入信号源电流回路

(4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量。所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns。这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下:

· 放置变压器

· 设计电源开关电流回路

· 设计输出整流器电流回路

· 连接到交流电源电路的控制电路

· 设计输入电流源回路和输入滤波器 设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:

(1) 首先要考虑pcb尺寸大小。pcb尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小则散热不好,且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3,位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。

(2) 放置器件时要考虑以后的焊接,不要太密集.

(3) 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在pcb上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的vcc。

(4) 在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。

(5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。

(6) 布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起。

(7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰。

四、布线开关电源中包含有高频信号,pcb上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应。即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号)。因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近。印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量。根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。 同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。接地是开关电源四个电流回路的底层支路,作为电路的公共参考点起着很重要的作用,它是控制干扰的重要方法。因此,在布局中应仔细考虑接地线的放置,将各种接地混合会造成电源工作不稳定。在地线设计中应注意以下几点:

1. 正确选择单点接地通常,滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点,同一级电路的接地点应尽量靠近,并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上,主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的,因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰。在本开关电源中,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而采用一点接地,即将电源开关电流回路 (中的几个器件的地线都连到接地脚上,输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上,这样电源工作较稳定,不易自激。做不到单点时,在共地处接两二极管或一小电阻,其实接在比较集中的一块铜箔处就可以。

2. 尽量加粗接地线 若接地线很细,接地电位则随电流的变化而变化,致使电子设备的定时信号电平不稳,抗噪声性能变坏,因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,如有可能,接地线的宽度应大于3mm,也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。进行全局布线的时候,还须遵循以下原则:

(1).布线方向:从焊接面看,元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致,布线方向最好与电路图走线方向相一致,因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测,故这样做便于生产中的检查,调试及检修(注:指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下)。

(2).设计布线图时走线尽量少拐弯,印刷弧上的线宽不要突变,导线拐角应≥90度,力求线条简单明了。

(3).印刷电路中不允许有交叉电路,对于可能交叉的线条,可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去,或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去,在特殊情况下如何电路很复杂,为简化设计也允许用导线跨接,解决交叉电路问题。因采用单面板,直插元件位于top面,表贴器件位于bottom面,所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠,但要避免焊盘重叠。

3.输入地与输出地本开关电源中为低压的dc-dc,欲将输出电压反馈回变压器的初级,两边的电路应有共同的参考地,所以在对两边的地线分别铺铜之后,还要连接在一起,形成共同的地。

五、检查 布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否合适,在pcb中是否还有能让地线加宽的地方。注意: 有些错误可以忽略,例如有些接插件的outline的一部分放在了板框外,检查间距时会出错;另外每次修改过走线和过孔之后,都要重新覆铜一次。

六、复查根据“pcb检查表”,内容包括设计规则,层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置,还要重点复查器件布局的合理性,电源、地线网络的走线,高速时钟网络的走线与屏蔽,去耦电容的摆放和连接等。

七、设计输出 输出光绘文件的注意事项:

电源开关篇8

1、按用途分类:波动开关,波段开关,录放开关,电源开关,预选开关,限位开关,控制开关,转换开关,隔离开关,行程开关,墙壁开关,智能防火开关等。

2、按结构分类:微动开关,船型开关,钮子开关,拨动开关,按钮开关,按键开关,薄膜开关,智能防火开关,更安全的钢架开关等。

3、按开关数分类:单控开关、双控开关、多控开关、调光开关、调速开关、门铃开关、感应开关、触摸开关、遥控开关、智能开关、插卡取电开关、浴霸专用开关、网络开关。

(来源:文章屋网 )

电源开关篇9

电气工程及自动化

大功率开关电源的设计

一、

综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义

开关电源的前身是线性稳压电源。在开关电源出现之前,各种电子装置、电气控制设备的工作电源都采用线性稳压电源。随着电子技术的迅猛发展,集成度的不断增加,计算机等各种电子设备体积越来越小而功能却越来越强大,因此,迫切需要重量轻、体积小、效率高的新型电源,这就为开关电源技术的发展提供了强大的动力。

可以说,开关电源技术的发展是随着电力电子器件的发展而发展的。新型电力电子器件的发展为开关电源的发展提供了物质条件。20世纪60年代末,耐高压、大电流的双极型电力晶体管(亦称巨型晶体管,BJT、GTR)的问世使得采用高工作频率的开关电源的出现称为可能。

早期的开关电源开关频率仅为几千赫兹,随着磁性材料及大功率硅晶体管的耐压提高,二极管反向恢复时间的缩短,开关电源工作频率逐步提高。到了1969年,终于做成了25千赫兹的开关电源。由于它突破了人耳听觉极限的20千赫兹,这一变化甚至被称为“20千赫兹革命”。

在20世纪80年代以前,开关电源作为线性稳压电源的更新换代产品,主要应用于小功率场合。而中大功率直流电源则以晶闸管相控整流电源为主。但是,这一格局从20世纪80年代起,由于绝缘栅极双极型晶体管(简称IGBT)的出现而被打破。IGBT属于电压驱动型器件,与GTR相比前者易于驱动,工作频率更高,有突出的优点而没有明显的缺点。因而,IGBT迅速取代了GTR,成为中等功率范围的主流器件,并且不断向大功率方向拓展。

开关电源开关频率的提高可以使电源重量减轻、体积减小,但使开关损耗增大,电源效率降低,电磁干扰问题变得突出起来。为了解决因提高开关电源工作频率而带来的负面影响,同样在20世纪80年代,出现了软开关技术。软开关技术采用准谐振技术的零电压开关(ZVS)电路和零电流开关(ZCS)电路。在理想情况下,采用软开关技术,可使开关损耗降为零。正是软开关技术的应用,使开关电源进一步向效率高、重量轻、体积小、功率密度大的方向发展。经过近30年的发展,对软开关技术的研究可谓方兴未艾,它已成为各种电力电子电路的一项基础性技术。迄今为止,软开关技术应用最为成功的领域非开关电源莫属。

最近几年,“绿色电源”这一名词开始进入人们的视野。所谓“绿色”是指,对环境不产生噪声、不产生电磁干扰,对电网不产生谐波污染。为了提高开关电源的功率因数,降低开关电源对电网的谐波污染,在20世纪90年代,出现了功率因数校正(Power

Factor

Correction——PFC)技术。目前,单相PFC技术已比较成熟,相关的控制芯片已在各种开关电源中广泛应用,相比之下三相PFC技术则还处在起步阶段。

高频化是开关电源轻、薄、小的关键技术,国外各大开关电源制造商都在功率铁氧体材料上加大科技创新,并致力于开发新型高智能化的元器件,尤其是改善整流器件的损耗,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能。另外,电容器的小型化和表面粘着(SMT)技术的应用为开关电源向轻、薄、小型化发展奠定了良好的技术支持。目前市场上出售的采用双极性晶体管制成的100千赫兹开关电源和用场效应管制成的500千赫兹开关电源虽已使用化,但其工作频率还有待进一步的提高。

模块化是开关电源发展的总体趋势,可以采用模块化电源组成分布式电源系统,实现并联方式的容量扩展。

选择本课题可以使我掌握开关电源的工作原理,进一步加深对开关电源的理解。并把所学的专业知识(包括单片机原理与应用技术、电力电子技术、大学物理、计算机辅助设计等)应用到具体实例中,有效地巩固所学的基础理论知识,真正做到学有所用。

二、研究的基本内容,拟解决的主要问题:

1、研究的基本内容包括:开关电源的工作原理,大功率开关电源中普遍采用的全桥型电路及其驱动电路以及高频变压器的设计与制作等。

2、计划将此系统分成四部分——功率因数校正(PFC)电路、辅助电源模块、主电路以及控制电路。

3、功率因数校正电路用来提高整流电路的功率因数,防止大量的谐波分量涌入电网,造成对电网的谐波污染,干扰其它用电设备的正常运行。

4、辅助电源模块用来为控制电路提供电能。拟用单片集成开关电源芯片(TOP204)来实现。

5、控制电路用场效应管集成驱动芯片IR2155,驱动全桥电路。

6、主电路的设计主要包括高频变压器的设计和全桥型电路中功率管的选型。

三、研究步骤、方法及措施:

步骤:

(1)查阅相关的技术资料,制定初步的方案;

(2)利用适当的计算机辅助设计软件(如Proteus、PI

Expert

6.5、Multism等)对设计方案进行模拟仿真;

(3)四个模块设计的先后顺序为功率因数校正电路、辅助电源模块、控制电路和主电路。

方法:化繁为简,将整个系统分解成四个部分,方便设计、调试。对局部电路预先进行仿真,对结果有所预期。

措施:查阅于毕业设计有关资料和文献(图书馆、超星电子图书阅览室等)。经常与指导老师取得联系,一起探讨有关电路的设计方案等问题。

四、参考文献

[1]

康华光.

电子技术基础.模拟部分(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2005.

[2]

周志敏,周纪海,纪爱华.

高频开关电源设计与应用实例[M].北京:人民邮电出版社,2004.

[3]

张占松,蔡宣三.

开关电源的原理与设计[M].北京:电子工业出版社,2000.

[4]

蒋玉萍,倪海东.高频开关电源与应用[M].北京:机械工业出版社,2004.

[5]

翟亮,凌民.基于MATLAB有控制系统计算机仿真[M].北京:清华大学出版社,2006.

[6]

王庆.Protel

99

SE及DXP电路设计教程[M].北京:电子工业出版社,2006.

[7]

刘国权,韩晓东.Protel

DXP

电路原理图设计指南[M].北京:中国铁道出版社,2003.

电源开关篇10

开关型稳压电源组成

图一是基本的开关型稳压电源的组成框图,电路中滤波电路和功率功数补偿调节电路在国产低端产品中一般都没有。AC/DC、DC/AC转换,无论是分立元件、集成电路 +FET或是三端五端集成电路,它都是整个电源的核心,也是故障率较高的部分,AC/DC和稳压或稳流输出电路在信号的末端,反馈电路一般采用光电耦合器进行隔离,有少数采用变压器耦合隔离,故障率一般不高。由于DC/AC转换工作在高电压状态,维修的安全性非常重要。

二、开关型稳压电源的检修步骤和方法

开关电源的前端是直接于市电相连,一般都采用熔断器作过载或短路保护,工业用电源中还有PVT压敏电阻作输入过压保护,NTC热敏电阻(自复位的保险)作过载保护,所以电源维修的步骤是:

1、先看保险,检查保护元件是否损坏,观察保险丝熔断的状态,判断电路过载或短路的程度。一般情况下,如果保险管爆裂、发黑,大都是主电源中主要元件(开关管、滤波电容等)击穿所致,这时切勿再通电检测,以防将故障范围扩大。对于保险管内熔丝轻微断裂,大部分故障是电路的负载过载、短路或电路工作时间长、温度升高,是电路中某个元件性能发生变化而引起的过载保护,是一种正常的状态。

2、降额试验法通电检查。在观察主电源中AC/DC、DC/AC电路中没有出现元件爆裂的情况下,特别是在器件爆裂后换上新器件后再通电检查时,对于开关电源采用降额试验法通电检查比较安全。

电路如图二所示:

为了保证检修开关电源时的安全,在试验室内采用隔离变压器和自耦变压器组合,按图二接线,进行那个故障检查,通电前调压器先置零,通电后逐步升高Ui电压,并观察开关电源的工作情况。由于开关电源的工作范围很广(110V~220V都能够工作),逐步升高电压能保证电源在降额的条件下,电路能够启动。如果在升高过程中(电压未达到130V)时就出现熔断器熔断故障,可重点检查开关管和整流二极管。由于降额试验一般不会出现管子爆裂,即使开关管再次损坏,也不会导致电路板上大部分器件再次损坏,操作是较安全的,特别是能记录下在哪个电压下开始出现故障,有助于去分析产生故障的原因,以便快速检修故障。对于一般维修而言,在缺少隔离变压器和调压器的条件下,可在输入回路串入合适的大功率电阻来实现降额。如果手中也没有大功率电阻,应按图三,在输入回路串入25W―100W灯泡进行降额试验

对比中用40W灯泡串接在电动自行车充电器的输入端进行开关管更换后的修理,即使再次熔断保险,也没有发生整流二极管VMOS开关管,电流检测电阻连环烧毁的情况,而直接全额通电检修时,往往会一次爆烧多个器件,以致电路板出现碳化。

3、开关型稳压电源检查的方法,主要是电压法。一般在直观检查无明显的器件烧毁后,可更换熔断器,用降额试验电路接通电源进行在线电压检查。检查的重点是输入交流电压220V整流滤波后电压300V开关管集电极(漏极)的电压300V,开关管基极( 栅 极)电压可变的脉冲电压(1V以下),如果不变化则说明电路没有震荡,应检查振荡回路(包括集成电路)。

三、开关型电源检查的顺序:

开关型电源实质上是AC/DC、DC/AC、AC/DC的转换,所以检查顺序是主电源振荡电路开关电路整流电路稳压电路。主电源的安全检查法是降额试验法,稳压稳流电路一般用电压法进行处理。常见的故障是输出电压过高,重点检查反馈回路元件,特别是TL431(大部分稳压电源采用431做稳压)和光耦电路。如果输出电压过低,可去掉负载进行试验(排除负载短路或负载故障)。如果故障仍不能排除,应采用检查振荡回路的振荡元件。当振荡频率降低时输出电压会下降较多。反馈回路的开路和短路也会影响输出电压的变化,可通过电压法进行筛查,一般都可以排除故障。