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開關電源之各功能電路原理和元器件布局之一

來源:東莞市成良智能科技   發(fā)布時間:2019-08-14   點擊量:1117


開關電源各電路之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(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)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,F(xiàn)1、F2、F3會燒毀保護后級電路。
② 輸入濾波電路:C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡主要是對輸入開關電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,防止對開關電源干擾,同時也防止開關電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當開關電源開啟瞬間,要對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。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上,一定時間后溫度升高后RT1阻值(RT1是負溫系數(shù)元件),這時它消耗的能量非常小,后級電路可正常工作。
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,輸出的交流紋將增大。 

開關電源各電路之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)絡主要是對輸入開關電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制,防止對開關電源干擾,同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(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。在起機的瞬間,由于C6的存在Q2不導通,電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時Q2導通。如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象,在起機的瞬間電流在RT1上產(chǎn)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,以保護后級電路。

開關電源各電路之功率變換電路:
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),是利用半導體表面的電聲效應進行工作的。也稱為表面場效應器件。由于它的柵極處于不導電狀態(tài),所以輸入電阻可以大大提高,最高可達105歐姆,MOS管是利用柵源電壓的大小,來改變半導體表面感生電荷的多少,從而控制漏極電流的大小。

2、工作原理: 
R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器,和開關MOS管并接,使開關管電壓應力減少,EMI減少,不發(fā)生二次擊穿。在開關管Q1關斷時,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測得的電流峰值信號參與當前工作周波的占空比控制,因此是當前工作周波的電流限制。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(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)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,電磁干擾也會很大;R1過大,會降低開關管的開關速度。

Z1通常將MOS管的GS電壓限制在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,同時也達到了磁場復位的目的,為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準備。IC根據(jù)輸出電壓和電流時刻調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的大小,從而穩(wěn)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(qū)動變壓器的功率變換電路:T2為驅(qū)動變壓器,T1為開關變壓器,TR1為電流環(huán)。

開關電源之元器件布局,每一個開關電源都有四個電流回路:
* 開關電源開關交流回路   * 輸出整流交流回路
* 輸入信號源電流回路  * 輸出負載電流回路輸入回路
通過一個近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用;類似地,輸出濾波電容也用來儲存來自輸出整流器的高頻能量,同時消除輸出負載回路的直流能量。所以,輸入和輸出濾波電容的接線端十分重要,輸入及輸出電流回路應分別只從濾波電容的接線端連接到開關電源;如果在輸入/輸出回路和電源開關/整流回路之間的連接無法與電容的接線端直接相連,交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環(huán)境中去。

建立開關電源布局的最好方法與其電氣設計相似,最佳設計流程如下:
1.放置變壓器                         2.設計開關電源開關電流回路
3.設計輸出整流器電流回路     4.連接到交流開關電源電路的控制電路
設計輸入電流源回路和輸入濾波器設計輸出負載回路和輸出濾波器根據(jù)電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局時,要符合以下原則:
* 首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。電路板的最佳形狀為矩形,長寬比為3:2或4:3,位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm
* 放置器件時要考慮以后的焊接,不要太密集
* 以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。開關電源之元器件應均勻、 整齊、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接, 去耦電容盡量靠近器件的VCC。
* 在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀,而且裝焊容易,易于批量生產(chǎn)
1 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向
2 布局的首要原則是保證布線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關系的器件放在一起
3盡可能地減小環(huán)路面積,以抑制開關電源的輻射干擾


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