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1、会计学 1开关电源的结构和基本原理总目录第一章 第一章 概论 概论(1(1课时 课时)第二章 第二章 开关电源的基本原理(2(2课时 课时)第三章 第三章 开关电路的PWM控制原理(2(2课时 课时)第四章 第四章 电路拓扑的使用选择 电路拓扑的使用选择(2(2课时 课时)第五章 第五章 元器件的实用选择(2(2课时 课时)第六章 第六章 软开关新技术(2(2课时 课时)第1页/共102页高频开关电源设计自动化与电子工程学院电子信息科学与技术教研室 第2页/共102页4一、概论将电网或电池的一次电能，转换为符合电子设备要求的二次电能，这样的变换设备便是电源。电源是一切电子设备的心脏，没有电源，
2、电子设备就不可能工作。1.1.1 电源是什么？1.1 电源及开关电源电源常用的连接方式串联线性电源高频开关电源第3页/共102页1.1.2 1.1.2 串联线性电源与开关电源的区分 串联线性电源与开关电源的区分n n 串联线性电源：串联线性电源：n n 电源调整管工作在放大状态 电源调整管工作在放大状态;n n 效率低，损耗大，温升高。效率低，损耗大，温升高。n n 开关电源：开关电源：n n 电源调整管工作在开关状态的电源 电源调整管工作在开关状态的电源;n n 具有高功率密度、具有高功率密度、重量轻、体积小 重量轻、体积小。输入开关管K负载 RL储能元件图1-2开关电源模型图输入电源调整管
3、负载RL图1-1串联线性电源模型图第4页/共102页61.1.3 开关电源的分类：按变换方式可分为下列四大类：（1）：第一大类：AC/DC开关电源；（2）：第二大类：DC/DC开关电源；（3）：第三大类：DC/AC开关电源；（4）：第四大类：AC/AC开关电源。开关电源逆变器变频器 按开关管和输出之间是否有变压器隔离可分为下列两大类：（1）：第一大类：无变压器的非隔离式；（2）：第二大类：有变压器的隔离式。第5页/共102页1.2 直流稳压电源 直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统的稳压电源是采用串联式线性转换方法设计制作的。图1-3 晶体管串联式线性稳压电源 1.2.1
4、直流稳压电源的发展 第6页/共102页 当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压大电流、高效率、重量轻、体积小的方向发展。在这种要求面前首先得到发展的是晶体管串联式开关稳压电源。图1-4 晶体管串联式开关稳压电源第7页/共102页随着电力电子技术的发展，大功率开关晶体管、快恢复二极管及其它元器件的电压得到很大的提高，这为取消稳压电源中的工频变压器，发展高频开关电源创造了条件。它使电源在小型化、轻量化、高效率等方面又迈进了一步。图1-5 无工频变压器的开关电源原理框图 第8页/共102页10A：一次电源产品的图片（AC/DC）常见开关电源图片第9页/共102页11B：工业电源产品的图片标准
5、产品（AC/DC）第10页/共102页12C：工业电源产品的图片（AC/DC）第11页/共102页13E：工业电源产品的图片（AC/DC）第12页/共102页14F：二次电源产品的图片（DC/DC）-标准转换类Full Brick Half Brick Half Brick1/4 Brick1/8 Brick第13页/共102页15G：二次电源产品的图片（DC/DC）第14页/共102页彩电开关稳压电源第15页/共102页1.3 开关稳压电源的特点1.3.1 优点1.效率高。一般在7090%以上。而相应的线性稳压电源的效率仅有50%左右。2.体积小、重量轻，随着频率的提高，收效更显著。3.稳压
6、范围广，一般交流输入80265V，负载作大幅度变化时，性能很好。4.噪声低，声频在20kHz以上时，已是人耳听不到的超声波，而开关电源的工作频率一般都大于此频率；5.性能灵活，通过输出隔离变压器，可得到低压大电流、高压小电流；一个开关控制的一路输入可得到多路输出以及同号、反号等输出；6.电压维持时间长，为了适应交流停电时，计算机、现代自动化控制设备电源转换的需要，开关电源可在几十毫秒内保证仍有电压输出。7.可靠性大，当开关损坏时，也不会有危及负载的高电压出现。第16页/共102页1.3.2 开关稳压电源的不足之处1.输出纹波较大，约有10100mV的峰峰值；2.脉冲宽度调制式的电路中，电压、电
7、流变化率大；3.控制电路比较复杂，对元器件要求高；4.动态响应时间至少要大于一个开关周期，不如串联式晶体管线性稳压电源。第17页/共102页二、开关电源的基本工作原理功能：通过高频开关技术将输入较高的交流电压(AC)转换为电子或电器设备工作所需要的直流电压(DC)。中心思想：用提高工作频率等手段来提高电源的功率密度，进而达到减少变压器的体积和重量的目的。采用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率，典型的开关电源效率为70%-80%，稳定原理：依赖对脉冲宽度的改变来实现输出电压的稳定，称做脉宽调制PWM。第18页/共102页共轭滤波器整流滤波开关调整管储能元件脉冲整流滤波取样电路比较放大基
8、准220V交流电压输入功能：将220V交流电压转换为电路所需要的各种稳定的直流电。2.1 高频开关电源的基本结构 图2-1 高频变压器开关电源基本功能框图第19页/共102页n n 2.作用：双向滤波n n避免电网供电线引入高频脉冲影避免电网供电线引入高频脉冲影响电子电路；响电子电路；n n防止开关电源对电网造成污染防止开关电源对电网造成污染。S1C1 0.1uL2220 V市电 至整流滤波电路F1 T2.5AC02 0.1u2.2.1、进线抗电磁干扰电路（EMI）2.2 输入共轭滤波及整流 1.电路组成：由一个线圈和两个电容组成图2-2 EMI原理图第20页/共102页3.3.工作原理：工作
9、原理：对高频干扰信号而言，电容呈短路，而电 对高频干扰信号而言，电容呈短路，而电感则呈开路。高频干扰被电容短路。感则呈开路。高频干扰被电容短路。对50Hz低频而言，电容呈开路，而电感则呈短路。因此，50Hz市电可以顺利通过。S1C1 0.1uL220 V市电 至整流滤波电路F1 T2.5AC2 0.1uF1 T2.5AS1C1 0.1uL220 V市电 至整流滤波电路C2 0.1u第21页/共102页4.输入220V交流电压的检测220V交流 输入交流电压500V档正常值:220V15%(187V253V)共轭滤波器第22页/共102页5.常用EMI电路:通常有两级通常有两级EMIEMI图2.
10、3 两级EMI电路图第23页/共102页 由一个全桥（由四个二极管组成）和两个高压电解电容组成。把220V交流市电转换成290V直流电。2.2.2、高压整流滤波电路1.电路组成：图 图2.3 2.3单相桥式整流电路 单相桥式整流电路第24页/共102页2.整流电路工作原理 当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。第25页/共102页3.3.负载上的直流电压和直流电流负载上的直流电压和直流电流 输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压
11、等效。输出平均电压为 流过负载的平均电流为流过二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压第26页/共102页动画动画5-45-4第27页/共102页4.滤波电路滤波的基本概念：利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。第28页/共102页电容滤波电路 单相桥式电容滤波整流电路。在负载电阻上并联了一个滤波电容C。第29页/共102页当v2到达90时，
12、v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载L放电。指数放电起始点的放电速率很大。5.5.滤波原理 滤波原理 若 若电 电路 路处 处于 于正 正半 半周 周，二 二极 极管 管D D1 1、D D3 3导 导通 通，变 变压 压器 器次 次端 端电 电压 压v v2 2给 给电 电容 容器 器C C充 充电 电。此 此时 时C C相 相当 当于 于并 并联 联在 在v v2 2上 上，所以输出波形同 所以输出波形同v v2 2，是正弦形。是正弦形。图2.4电容滤波波形图 所以，在t1到t2时刻，二极管导电，充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vL按指
13、数曲线下降，放电时间常数为RLC。在刚过90时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90时二极管仍然导通。在超过90后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，二极管关断。第30页/共102页 需要指出的是，当 需要指出的是，当 放电时间常数 放电时间常数R RL LC C增加 增加时，时，t t1 1点要右移，点要右移，t t2 2点要左移，点要左移，二极管关断时间加长，二极管关断时间加长，导通角减小，见 导通角减小，见曲线 曲线3 3；反之，反之，R RL LC C减少时 减少时，导通，导通 角增加。显然，当 角增加。显然，当 L L很 很 小，即 小，即I IL L很大时，电容滤 很大时，电容滤
14、 波的效果不好，见 波的效果不好，见 滤波曲线 滤波曲线 中的 中的2 2。反之，当。反之，当 L L很大，很大，即 即I IL L很 很小 小时 时，尽 尽管 管C C较 较小 小,R RL LC C仍 仍很 很大 大,电 电容 容滤 滤波 波的 的效 效果 果也 也很 很好 好,见滤波 见滤波曲线中的 曲线中的3 3。所以。所以电容滤波适合输出电流较小的场合 电容滤波适合输出电流较小的场合。图2.5 电容滤波的效果问题：有无L即空载，此时VC=VO=？第31页/共102页6.6.电容滤波的计算 电容滤波的计算 电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。一般常采用以下近似估算法：一
15、种是用锯齿波近似表示，即 另一种是在RLC=(3 5)T/2的条件下，近似认为VO=1.2V2。（或者，电容滤波要获得较好的效果，工程上也通常应满足RLC610。）第32页/共102页7.7.220V 220V交流电压整流滤波后直流电压的检测 交流电压整流滤波后直流电压的检测直流电压500V档来自共轭滤波器的220V交流电压正常值为290V左右第33页/共102页 对于输入与输出电压之间不需隔离，只用一个工作开关管VT和电感L、二极管D、电容C组成的变换器电路最基本的为如下三种，其原理电路如图2.6所示。（1）串联开关或降压变换器（buck converter）（2）并联开关或升压变换器（bo
16、ost converter）（3）串并联开关或降、升压变换器（buck-boost converter）图2.6 非隔离式的DCDC变换电路 2.3非隔离式开关电源工作过程第34页/共102页调整输出电压的方法：tVitVktVoVit onTVoVkKR L电压 变换器VO=Vi=D VitonT占空比第35页/共102页n n 只要改变开关脉冲的“占空比”，就可以改变输出电压的高低。n n 在具体电路中，可以使开关脉冲频率固定，改变开关管导通时间ton而改变输出电压高低。这种电源称为“调宽式”开关电源。PWMn n 也可以使开关管截止时间不变，只改变开关管导通时间长短而改变输出电压高低。这
17、种电源称为“调频调宽”式开关电源。PFM第36页/共102页n n 电路中VT为开关管，工作于开关状态（VT饱和导通时相当于一只接通的开关，VT截止时相当于一只断开的开关）。n n 电感L和电容C为储能元件。n n RL L为电源的负载。n n D为续流二极管，它在开关管截止时导通，保证电感L中的电流不中断。2.3.12.3.1串联型（串联型（BuckBuck）开关电源工作过程开关电源工作过程LVTDCR L图2.5（a)串联型开关电源基本电路+290V第37页/共102页n n 开关管饱和导通时，290V电源通过开关管Q，电感L和负载RL L形成电流回路，同时向电容器C充电，在电感L和电容C
18、中同时储能。n n 二极管D处于反向截止状态。n n 由于电感L中突然出现电流，将在L两端产生左正右负的自感电动势，负载两端电压等于290V电源电压与L两端自感电动势之差。IQ I LICIRVT图2.5（b)开关管饱和时的等效电路D+290VR LLC+-第38页/共102页n n 开关管截止时，由于电感线圈中电流的突然中断，开关管截止时，由于电感线圈中电流的突然中断，将在电感 将在电感L L两端产生 两端产生左负右正 左负右正的自感电动势，该自 的自感电动势，该自感电动势使续流二极管 感电动势使续流二极管D D导通，形成电流回路。导通，形成电流回路。n n 同时，电容 同时，电容C C也通
19、过 也通过RL RL放电。放电。n n 可见负载电流由 可见负载电流由电感电流 电感电流与 与电容放电电流 电容放电电流两路同 两路同时提供。时提供。n n 虽然开关管截止了，但是 虽然开关管截止了，但是负载电流并没有中断 负载电流并没有中断。ICI LIDD图2.5（c)开关管截止时的等效电路VT+290VR LCL第39页/共102页2.3.1串联开关（降压）变换器设计计算a）电路拓扑 b）工作波形图2.7 Buck converter（一）在开关VT导通期间 第40页/共102页a）电路拓扑 b）工作波形图2.7 Buck converter（二）在开关VT截止期间 1.临界连续工作状态
20、2.电流断续的工作状态3.电流连续的工作状态 第41页/共102页(三)电感电流的平均值计算（四）输出电压纹波值的计算 第42页/共102页a）电路拓扑 b）工作波形图2.8 Boost converter1.在 期间 2.在 期间 2.3.2并联开关（升压Boost）变换器 设计计算第43页/共102页3.负载电流的平均值 4.输入电流的平均值 5.输出电压 的纹波计算 第44页/共102页2.3.3 串-并联BuckBoost converter 图2.9 BuckBoost converter图2.10 Buck-Boost converter工作波形图 第45页/共102页电路类型 传
21、输功率升压式变换器30W降压式变换器50W升压-降压变换器 30非隔离式三种开关电源所适用的功率范围表适用于非隔离的单路输出情况。第46页/共102页图2-1(a)高频变压器开关电源基本结构框图共同特点:具有高频变压器,直流稳压是从变压器次级绕组的高频脉冲电压整流滤波而来。变压器原副方是隔离的，而输入电压是直接从交流市电整流得到的高压直流。2.4变压器型开关电源工作过程第47页/共102页图2.1(b)开关电源原理示意图第48页/共102页2.4.1 高频变压器变换电路工作方式分类按其工作方式可分为五类,每类传输的功率也不相同，应用环境也稍有不同，如下所示：电路类型 传输功率应用环境单端反激式
22、变换器20100W小型仪器、仪表，家用电器等电源，自动化设备中的控制电源单端正激式变换器50200W小型仪器、仪表，家用电器等电源，自动化设备中的控制电源推挽变换器100500控制设备，计算机等电源半桥式变换器1005000W焊机，超声电源，计算机电源等全桥式变换器500W30kW焊机、高频感应加热，交换机等第49页/共102页2.4.2 2.4.2单端反激式 单端反激式变压器型开关电源工作原理 变压器型开关电源工作原理n n 开关管饱和导通，开关管电流在开关变压器初级产生上正下负的自感电动势，次级产生上负下正的互感电动势。n n 整流二极管D截止，由电容器C放电形成负载电流。290VVTDR
23、L（a)基本电路C+290V e1+e2VT+_RL(b)开关管饱和导通DCT第50页/共102页n n 开关管截止，变压器初级电流中断，于是在初级绕组产生反方向的自感电动势（上负下正），次级互感电动势也反一个方向。n n 次级互感电动势使整流二极管D导通，开关变压器次级电流一方面流入负载，另一方面向电容器C充电储能，以便开关管再次导通时向负载释放能量。e1_+IRL290VCVTD（c)开关管截止T_+e2290VVTDRL（a)基本电路C第51页/共102页2.4.3 2.4.3单端反激式 单端反激式开关稳压电源电路工作过程 开关稳压电源电路工作过程n n 1.能量转换过程VT导通，D截止
24、，T吸收能量。VT截止，D导通，T释放能量。传递的能量越多，负载两端形成的电压就越高*VTTD第52页/共102页n n 2.稳压过程取样电路比较放大基准脉冲产生与脉宽控制VTTD2.4.3单端反激式开关稳压电源电路工作过程*第53页/共102页2.4.4 尖峰脉冲防护电路n n 接在开关变压器初级的R、C、D组成尖峰脉冲防护电路。n n 在开关管截止瞬间，开关变压器初级电感与分布电容之间形成谐振，产生很高的尖峰脉冲，该尖峰脉冲有可能击穿开关管。n n 接入R、C、D以后，使这种谐振被“阻尼”，避免了过高尖峰脉冲的出现，保护了开关管。开关管VTR 68C 680P/2KV开关 变压器 T+30
25、0V D第54页/共102页2.4.5单端反激式开关电源理论分析与计算 2.4.5.1 工作原理分析 1.在开关VT导通期间：2.在开关VT截止期间 图2.7 单端反激式变换器第55页/共102页2.4.5.2 单端反激式变换器的三种工作状态：1 磁通临界连续的工作情况：图2.8 临界连续状态时的电压电流波形第56页/共102页2 磁通不连续的工作状态 图2.9 磁通不连续时的工作波形第57页/共102页3 磁通连续的工作状况图2.10磁通连续时的工作波形 第58页/共102页2.4.6 输入电压Uin与导通比的对应关系 由于输入电压最高时，相应的导通比是最小，输入电压最低时，相应的导通比是最
26、大。因此，输入电压与导通比是一一对应，相互制约的。运行中由于闭环调节，这种相互适应是自动的。但必须指出的是，由控制电路振荡器和PWM门闩电路本身固有的最大最小导通比，一定要与运行条件所需的最大最小导通比不矛盾，否则就会失调。3.4.7 磁通复位问题 为了不致于出现磁路饱和每个开关周期工作磁通都能复位，因此：1.单端反激式变换器开关变压器的铁芯都带有气隙。2.原边绕组电流实现脉冲限流控制。第59页/共102页2.4.8 间歇振荡问题 当电网电压升到一定值而又负载电阻值很大的情况下，欲维持输出电压恒定，则脉宽调制器可能使脉宽减少到某一极限值时，不能再减小了，只能以最小导通比运行，但由于导通时所储存
27、的能量没有释放回路，就有可能出现：有的振荡周期没有PWM脉冲输出，开关管不导通，有的振荡周期就很宽，变成了作周期性或非周期性的间歇振荡器，这时输出电压不稳，纹波大，变压器发出刺耳的哨叫声。克服这一问题的办法之一，也是最安全和可靠的办法是在付绕组中加一固定负载电阻（假负载），以防负载开路，这样电网电压最高，负载开路了，由于有固定的假负载，脉宽保证有一最小的宽度而不致于出现间歇振荡现象。最小的脉宽是由控制电路振荡器的最小导通比决定的。第60页/共102页2.5 单端正激式变换器 图2.19正激式变换器的原理电路图图2.20 正激式变压器等效电路第61页/共102页2.5 单端正激式变换器 图2.2
28、1单端正激式变换器的电压电流波形 第62页/共102页2.6 半桥式变换器 2.6.1 工作原理 图2.22 半桥式变换器原理电路第63页/共102页2.6 半桥式变换器 2.6.1 工作原理 第64页/共102页图8-23 半桥式变换器的工作波形 图8-24 串联电容半桥式变换器原理电路（a）串联电容前交流电压，斜格面积表示A 1、A 2 的伏秒值不平衡波形（b）串联电容、变压器原边的伏秒值得到了平衡图8-25 变压器原边串联电容后的工作波形第65页/共102页图8-23 半桥式变换器的工作波形 图8-24 串联电容半桥式变换器原理电路（a）串联电容前交流电压，斜格面积表示A 1、A 2 的
29、伏秒值不平衡波形（b）串联电容、变压器原边的伏秒值得到了平衡图8-25 变压器原边串联电容后的工作波形第66页/共102页2.6.2 串联耦合电容C3的选择 第67页/共102页2.7 全桥式变换器的开关电源 图2.26 全桥式变换器主电路2.7.1 全桥式变换器的工作原理 第68页/共102页2.7 全桥式变换器的开关电源 图226 全桥式变换器主电路2.7.1 全桥式变换器的工作原理 图8-27 全桥式变换器的工作波形第69页/共102页三、开关电路的PWM控制原理 开关电源的PWM控制原理可用图3.1的电路说明。它由开关管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。图
30、3.1 开关型稳压电源原理图3.1 PWM控制基本原理第70页/共102页 三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控制开关管的通断。开关管导通时，向电感充电。当开关管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流二极管D即可起到这个作用，保护开关管。第71页/共102页 三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控制开关管的通断。第72页/共102页 为了稳定输出电压，按电压负反馈方式引入反馈。设输出电压增加，FVO增加，比较放大器的输出Vf减小，比较器方波输出的toff增加，开关管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。第73页/共102页 输出波形见 图 3.2。开关管发射极输出
31、电压VE为方波，由于滤波电感的存在，使输出电流iL为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。图3.2开关电源波形图第74页/共102页q称为占空比 方波高电平的时间占整个周期的百分比。忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为vE的平均分量。于是有在输入电压一定时，输出电压与占空比成正比。可以通过改变比较器输出方波的占空比q来控制输出电压值。改变方波宽度的控制方式称为脉冲宽度调制(PWM)；改变方波频率的控制方式称为脉冲频率调制(PFM)；第75页/共102页1开关管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率大为提高；2开关管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须在输出端加滤波器；3可通过脉冲宽度的
32、控制方便地改变输出电压值；4由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体 积可大大减小。由以上分析可以得出如下结论：第76页/共102页3.2 集成开关型控制器典型的开关电源控制器和开关电源见下表 型号 电源范围/V 最大输出电流/A 内部参考源/V 输出级形式 UC3842 1030V 单端CW34063 单端 TL494 740 0.2 5 推挽或单端 SG3524 835 0.1 5 推挽 SG3525 835 0.5 5 推挽 LM2575 3.535 1 1.23 _ 实际上就是一个脉冲宽度调制（PWM）控制器，经常也用于其它脉宽调制场合。集成开关稳压器，一般有两大类型。一类是包括开关管
33、在内的单片集成开关稳压器;另一类称为开关电源控制器，它不包括开关管。3.2.1 集成开关稳压器概述第77页/共102页第78页/共102页各管脚功能简介如下:1脚-COMP是内部误差放大器的输出端，通常此脚与2脚之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。2脚-FEED BACK是反馈电压输入端，此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压(一般为 2.5V)进行比较，产生控制电压，控制脉冲的宽度。3.2.2 UC3842的工作原理及应用 3.2.2.1 UC3842的内部结构 利用开关电源控制器可以方便地构成开关电源。第79页/共102页第80页/共102页3.2.2 UC3842的工作原理
34、及应用 3.2.2.1 UC3842的内部结构3脚-ISENSE是电流传感端。在外围电路中，在功率开关管(如VMos管)的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入3脚，控制脉宽。此外，当电源电压异常时，功率开关管的电流增大，当取样电阻上的电压超过1V时，UC3842就停止输出，有效地保护了功率开关管。第81页/共102页图3.4 PWM工作时序图PWM信号的上升沿由振荡器下降沿决定，而PWM的下降沿由电感电流限值信号和误差信号Ue共同决定，最大脉宽的下降沿受振荡器上升沿控制。第82页/共102页3.2.2 UC3842的工作原理及应用 3.2.2.1 UC3842
35、的内部结构4脚-RT/CT是定时端.锯齿波振荡器外接定时电容C和定时电阻R的公共端。RT 5K f=1.72/RTCT5脚-GND是接地。第83页/共102页3.2.2 UC3842的工作原理及应用 3.2.2.1 UC3842的内部结构6脚-OUT是输出端，此脚为图滕柱式输出，驱动能力是lA。第84页/共102页图腾柱结构对被驱动的功率管的关断有利，因为当三极管VTl截止时，VT2导通，为功率管关断时提供了低阻抗的反向抽取电流回路，加速功率管的关断。第85页/共102页3.2.2 UC3842的工作原理及应用 3.2.2.1 UC3842的内部结构7脚-Vcc是电源。当供电电压低于 16V时
36、，UC3824不工作，此时耗电在1mA以下。输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后，输入电压可在 10 30V之间波动，低于 10V停止工作。工作时耗电约为15mA。第86页/共102页3.2.2 UC3842的工作原理及应用 3.2.2.1 UC3842的内部结构8脚-VREF是基准电压输出，可输出精确的 5V基准电压，电流可达50mA。第87页/共102页图3.3 CW34063的原理框图CW34063是一个典型的性能优良的开关电源控制器，其内部的结构框图如图3.3所示。3.2.3 CW34063的工作原理及应用 第88页/共102页(一)降压式应用电路 a）直接用于降压
37、b）外接NPN晶体管扩流电路图3.4 CW34063的降压应用电路3.2.3 CW34063的工作原理及应用 第89页/共102页（二）升压式应用电路（a）（b）a）直接升压式 b）外接NPN管扩流式图3.5 CW34063的Boost converter第90页/共102页（三）反转应用电路(a)(b)a）直接变换式 b）外接PNP管扩流式图3.6 CW34063的BuckBoost converter第91页/共102页SG3524开关电源控制器内部的结构框图如图3.7所示。3.2.2 开关稳压电源控制器SG3524图3.3 SG3524 的内部方框图 它的内部包括误差放大器、限流保护环节
38、、比较器、振荡器、触发器、输出逻辑控制电路和输出三极管等环节。第92页/共102页 SG3524构成开关稳压电源的典型电路如图3.4所示。图3.4 开关稳压电源应用电路第93页/共102页 3524从11和14脚输出在时间上互相错开的两路控制信号，其开关频率由6和7脚外接的RT和CT决定。1和2脚是内部运算放大器的输入端，R1和R2构成反馈回路。16脚是基准源，由R3和R4给误差运算放大器提供一个与反馈信号比较的给定电压。V3和V4是或非门的输出，只要或非门的输入端有高电平，它的输出即为低电平。V3和V4的输出由V2、CP、Q或Q决定。因Q和Q只能有一个是高电平，T2和T1不可能同时导通。T1
39、和T2只能按推挽方式工作，轮流交替导通。第94页/共102页 SG3524电路控制过程的波形如图3.5所示。图3.5 SG3524的波形图 锯齿波由振荡器提供，V1是误差放大器的输出，它们一起加到比较器上。V2是比较器的输出。振荡器输出的时钟驱动T 触发器，CP、Q和V2 的或非是V3，决定T1的通断。CP、Q和V2 的或非是V4，决定T2的通断。由于Q和Q等宽，加上V2的存在，所以V3和V4这两路信号之间有一定的死区，以保证T1和T2 管不会同时导通。第95页/共102页 当V1降低时，V2加宽，T1和T2的宽度变窄，导通时间减小。反之，当V1增加时，T1和T2 的导通时间增加。第96页/共
40、102页图16.16 开关稳压电源应用电路 设负载电流加大，VO下降，反馈电压减小，误差放大器的输出V1增加，T1和T2的导通时间增加，输出电压VO增加。(3)SG3524构成的开关稳压电源 现在来讨论3524构成的开关稳压电源的工作原理。图3.6 SG3524的内部方框图反之，当VO增加时，反馈电压增加，V输出减小，T1和T2的导通时间减小，输出电压VO 减小。第97页/共102页 SG3524的10脚也有保护功能，当10脚加高电平时，可以强迫V1下降，T1和T2关断。10脚与4脚可实现双重保护。当三极管的电流过大时，电阻R9上的压降增加到使限流运算放大器的输出为低，即V1在大大下降，使T1
41、和T2 关断。由于SG3524可在较高的频率下工作，T1和T2 应选用高频开关管。变压器应采用高频变压器，滤波电感和滤波电容都可以选用较小的数值。第98页/共102页保护电路六重保护1、输入端过压保护：耐压值为270V的压敏电阻2、输入端过流保护：保险丝、热敏电阻3、输出端过流保护：通过导线反馈，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出。4、输出端过压保护：当比较器检测到的输出电压与基准电压偏差较大时，稳压管就会对电压进行调整。5、输出端短路保护：输出端短路时，比较器会侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、PWM关断开关管的输出。6、温度控制：通过温度探头检测电源内部温度，并智能调整风扇转速，对电源内部温度进行控制。第99页/共102页第100页/共102页开关稳压电源电路故障分析故障检测保险管处交流电压检修电源线或电源插座不正常检测220V交流整流滤波电容两端电压检查保险管是否烧断检查启动电路是否正常检修脉冲产生电路正常正常正常检修启动电路不正常不正常检修整流桥否是检查开关管是否击穿查找击穿原因检查相关元件是否击穿更换相关元件更换保险管无元件击穿有元件击穿否是第101页/共102页