一、 開關電源的電路組成:
開關電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器(EMI)、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。
開關電源的電路組成方框圖如下:
常見的電路圖:
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,不發生二次擊穿。在開關管 Q1 關斷時,變壓器的原邊線圈易產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 。
有驅動變壓器的功率變換電路:T2 為驅動變壓器,T1 為開關變壓器,TR1 為電流環。
二 、防浪涌軟啟動電路
開關電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路,在進線電源合閘瞬間,由于電容器上的初始電壓為零,電容器充電瞬間會形成很大的浪涌電流,特別是大功率開關電源,采用容量較大的濾波電容器,使浪涌電流達100 A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流,重者往往會導致輸入熔斷器燒斷或合閘開關的觸點燒壞,整流橋過流損壞;輕者也會使空氣開關合不上閘[4]。上述現象均會造成開關電源無法正常工作,為此幾乎所有的開關電源都設置了防止流涌電流的軟啟動電路,以保證電源正常而可靠運行。防浪涌軟啟動電路通常有晶閘管保護法和繼電器保護法兩大類。
1 晶閘管保護法
采用晶閘管和限流電阻組成的防浪涌電流電路
2? 繼電器保護法
采用繼電器 K 和限流電阻R1構成的防浪涌電流電路
圖是采用繼電器K和限流電阻R1構成的防浪涌電流電路。電源接通瞬間,輸入電壓經整流(D1~D4)和限流電阻R1對濾波電容器C1充電,防止接通瞬間的浪涌電流,同時輔助電源Vcc 經電阻R2對并接于繼電器K線包的電容器C2充電,當C2上的電壓達到繼電器K的動作電壓時,K動作,其觸點K1.1閉合而旁路限流電阻R1,電源進入正常運行狀態。限流的延遲時間取決于時間常數(R2C2),通常選取為0.3~0.5 s。
3? 過壓、欠壓及過熱保護電路
進線電源過壓及欠壓對開關電源造成的危害,主要表現在器件因承受的電壓及電流能力超出正常使用的范圍而損壞,同時因電氣性能指標被破壞而不能滿足要求。因此對輸入電源的上限和下限要有所限制,為此采用過壓、欠壓保護以提高電源的可靠性和安全性。
編輯點評:本文較系統地研究了開關電源的原理及防浪涌電流的軟啟動,防過壓、欠壓、過熱、過流、短路、缺相等保護電路。為開關電源的設計和保障開關電源安全可靠工作提供了經驗。
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