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开关电源利用现代电力电子技术,通过控制开关元件的导通与关断比例,实现输出电压的稳定。开关电源的核心部分通常由脉冲宽度调制(PWM)控制器IC和MOSFET构成。下面,我们将探讨开关电源的电路图及其工作原理。
一、开关电源的基本工作原理
开关电源的工作原理主要通过控制开关元件的导通时间比例来调节输出电压。在开关元件导通时,能量通过变压器传递到负载;而在关断时,变压器释放存储的能量,以维持输出电压的稳定。
二、开关电源的电路图及工作原理
1.基本电路
开关电源的基本电路包括交流输入、整流滤波、脉宽调制器、开关元件、变压器、整流滤波器等部分。这些组件共同工作,将输入的交流电压转换为稳定的直流输出电压。
2.单端反激式开关电源电路
单端反激式开关电源通过开关元件和变压器实现能量的传递和电压的转换。当开关元件导通时,变压器储存能量;而在关断时,这些能量通过次级绕组输出,经过整流和滤波得到稳定的直流电压。
3.单端正激式开关电源电路
单端正激式开关电源则是在开关元件导通时向负载传递能量,而在关断时通过续流二极管释放能量。该电路能够输出较大功率,但纹波电压较大,适用于固定的负载。
4.自激式开关稳压电源电路
自激式开关稳压电源利用自身的振荡电路来控制开关元件,实现能量的传递和电压的转换。该电路不需要额外的控制电路,且输入和输出隔离,适用于各种功率的应用。
5.推挽式开关电源电路
推挽式开关电源使用两个开关元件,交替导通和关断,以实现更高的输出功率和更好的电压调整率。这种电路的缺点是开关元件的耐压要求较高。
6.降压式开关电源电路
降压式开关电源通过控制开关元件的导通时间比例,调节输出电压。当开关元件导通时,电感储存能量;而在关断时,电感释放能量,以维持输出电压的稳定。
7.升压式开关电源电路
升压式开关电源则是在开关元件导通时电感储存能量,关断时电感释放能量,并叠加输入电压,从而得到升压效果。
8.反转式开关电源电路
反转式开关电源,又称升降压式开关电源,能够处理输入电压高于或低于所需输出电压的情况,通过控制开关元件实现能量的传递和电压的转换。
开关电源电路图如下:
开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源原理(稳压环路原理)
当输出U0升高,经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后,U1③脚电压升高,当其超过U1②脚基准电压后U1①脚输出高电平,使Q1导通,光耦OT1发光二极管发光,光电三极管导通,UC3842①脚电位相应变低,从而改变U1⑥脚输出占空比减小,U0降低。
当输出U0降低时,U1③脚电压降低,当其低过U1②脚基准电压后U1①脚输出低电平,Q1不导通,光耦OT1发光二极管不发光,光电三极管不导通,UC3842①脚电位升高,从而改变U1⑥脚输出占空比增大,U0降低。周而复始,从而使输出电压保持稳定。调节VR1可改变输出电压值。
反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等,会产生自激振荡,故障现象为:波形异常,空、满载振荡,输出电压不稳定等。
开关电源利用电力电子技术调节开关元件的导通与关断比例,确保输出电压的稳定性。接下来,我们将探讨开关电源的电路图及其工作原理。
一、开关电源电路图的基本构成
开关电源通常由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成,控制方式分为调宽式和调频式。调宽式因应用广泛,尤其在开关电源集成电路中占据主导地位,因此我们重点介绍调宽式开关稳压电源。
二、开关电源的工作原理
开关电源的工作原理基于调节开关元件导通时间比例来维持稳定的输出电压。当开关元件导通时间较长时,输出电压较高;反之,导通时间较短时,输出电压较低。
三、开关电源电路图的实例
1.调宽式开关电源电路图
调宽式开关电源电路图的核心是控制开关元件导通宽度的PWM控制器。交流电压经过整流和滤波后,进入高频变换器,转换成所需的方波电压。随后,方波电压经过整流和滤波,提供稳定的直流电压给负载。
2.单端反激式开关电源电路图
单端反激式开关电源电路图显示了开关元件在磁芯的一侧工作,能量在开关元件导通时存储,并在关断时释放给负载。这种电路适用于20-100W的输出功率,可以输出不同电压,但纹波电压较大,外特性较差。
3.单端正激式开关电源电路图
单端正激式开关电源电路图中,开关元件在导通时向负载传递能量,并在关断时通过续流二极管释放能量。电路中的钳位线圈和二极管用于限制开关元件的最高电压。
4.自激式开关稳压电源电路图
自激式开关稳压电源电路图利用间歇振荡电路组成开关电源,开关元件既作为开关也作为振荡器,具有输入输出隔离的优点,适用于大功率和小功率电源。
5.推挽式开关电源电路图
推挽式开关电源电路图由两个开关元件组成,交替导通和截止,以实现方波电压的转换和输出。这种电路的优点是开关元件易于驱动,但要求其耐压较高。
6.降压式开关电源电路图
降压式开关电源电路图通过调节开关元件的导通宽度来维持输出电压的稳定。当开关元件导通时,电感储存能量;关断时,电感释放能量给负载。
7.升压式开关电源电路图
升压式开关电源电路图在开关元件导通时储存能量,关断时释放能量,并通过二极管叠加在输入电压上,实现输出电压的升高。
8.反转式开关电源电路图
反转式开关电源电路图,又称升降压式开关电源,能够处理输入电压高于或低于输出电压的情况,确保电路正常工作。
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