反激式开关电源理论与原理解析

时间:2023-06-21作者:佚名

来源:CSDN 暖暖的纠结

最近在某宝买了一个AC-DC 开关电源,向他要一个原理图,想着哪里坏了可以自己修一修,结果说没有。这我怎么能忍??于是自己就结合网上资料和板子的丝印画出了他的原理图。

反激式开关电源理论与原理解析

反激式开关电源理论与原理解析

原理图如下:

反激式开关电源理论与原理解析

开关电源基础知识

开关电源是利用现代电子电力技术,控制开关管开通和关断的时间比率。维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM) 控制 IC 和MOSFET构成。

开关电源的类型

线性稳压器

所谓线性稳压器,也就是我们所说的LDO,一般有这两个特点:

传输元件工作再线性区,它没有开关的跳变。

仅限于降压转换。

开关稳压器

传输器件开关(场效应管),在每个周期完全接通和完全切断的状态。

里面至少包括一个电能储能的元件,如电感或电容。

多种拓扑(降压,升压,降压-升压)。

我们知道,所有的能量都不会凭空消失,损耗的能量最终都会以热的形式传递出去,这样,电路中就需要增加更大的散热片。结果电源的体积就会变大,并且整机的效率也很低。

如果在开关模式的开关电源,不仅可以提高效率,还可以降低热管理。

什么是开关稳压器?

反激式开关电源理论与原理解析

开关稳压器,实现稳压,就需要控制系统(负反馈),从自动控制理论中我们知道,当电压上升时,通过负反馈把他降低,当电压下降时,就把它升上去。这样就形成了一个控制的环路,如PWM(脉宽控制),PFM(频率控制)等。

脉宽调制方式(PWM)

周期性的改变开关的导通与关断时间的简单方法

反激式开关电源理论与原理解析

占空比:开通的时间 Ton 与开关周期 T 的比值,Ton(开通时间) Toff(关断时间) = T(开关周期)。占空比 D = Ton / T 。

但是,我们不能采用一个脉冲输出,需要一种实现能量流动(píng)稳化的方法。通过很多的脉冲,高频的切换,将再开关接通期间存储能量,而在开关切断时提供能量的方法,从而实现(píng)稳。

电子行业中,两种储能元件

反激式开关电源理论与原理解析

实例,简化的降压开关电源

反激式开关电源理论与原理解析

如图,是一个简化的降压开关电源,为了方便电路分析,先不加入反馈控制部分。

状态1 :当 S1 闭合时,输入的能量从C1 ,通过S1 --> 电感器L1 --> 电容器C2 --> 负载RL供电,此时,电感器L1同时也在 储存能量,可以得到 加载L1上的电压为 :Vin - V0 = L*di/dton。

状态2 :当 S2 关断时,由于电感储存能量,( 电感阻碍电流的变化,与电流的方向一致,变化时,将电感理解为一个电压源,该电压源输出的电流与原来的一致。)因此,从电感器L1储存的能量 --> 电容器C2 --> 负载RL --> 二极管D1。此时可得式子:L*di/dtoff = V0。

最后我们得出 V0/Vin = D

各个器件的作用:

1、电容C1 : 用于使输入电压(píng)稳。

2、电容C2:负责输出电压(píng)稳。

3、钳位二极管:在开关开路时,为电感器提供一条电流通路。

4、电感器 L1:用于存储即将传送置负载的能量。

反激式变换器

反激式变换器是由 Buck-Boost 变换器推演而来,将电感变换一个隔离变压器,就可以得到下图的反激式变换器。

反激式开关电源理论与原理解析

反激的重要波形

反激式开关电源理论与原理解析

当开关管开通,电感的电流上升,可以看出,它的电流图形和 BUCK-BOOSK的图形是非常相似的,它的区别就是一个原副边的匝数比,这里也可以看做变压器就是一个电感的作用。

单端反激式开关电源

单端反激式开关电源如图所示,电路中所谓的单端是指高频变化器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激,是指开关管导通时,高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负,整流二极管D1处于截止状态,再初级绕组中存储能量。当开关管截止时,变压器T初级绕组中存储的能量,通过次级绕组激VD1整流和电容C滤波后向负载输出。

反激式开关电源理论与原理解析

单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路,输出功率为20-100W,可以同时输出不同的电压,且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大,外特性差,适用于相对固定的负载。

单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍,工作频率在20-200kHz之间。

原理框图

反激式开关电源理论与原理解析

原理解析

EMI电路(瞬态滤波电路)

市电接入PC开关电源后,首先进入的就是瞬态滤波电路。

所谓的 EMI 就是电磁干扰,通常采用共模滤波器,其中包括共模电容,不(píng)衡变压器或者共模电感。共模电容将两个输入线的共摸电流旁路到大地,共摸电感呈现一个(píng)衡阻抗,也就是说,电源线和地线中阻抗相等,这个阻抗对共模噪声呈现阻抗特性。

共模滤波器的作用是消除开关电源特有的"开关干扰",以保证设备自身和电网中的其他设备免除干扰。

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