開關電源的工作原理.doc

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1、圖1-1反激式開關電源典型電路結構藉由PWMIC控制開關管的導通與否，配合次級側的二極管和電容，即可得到穩(wěn)定DC電壓的輸出。Ui為含有一定交流成份的直流電壓，由開關功率管斬波和高頻變壓器降壓，將儲存于在變壓器的能量傳遞給次級側，轉換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷?。此外改變變壓器初、次級的圈?shù)，就可以得到想要的DC電源。PWM控制電路是這類開關電源的核心，它通過取樣反饋閉環(huán)回路，調整高頻開關元件的開關時間比例即占空比，以達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。由于高頻變壓器的磁芯

2、僅工作在磁滯回線的一側，并且只有一個輸出端，而MOS開關功率管導通時，次級整流二極管截止，電能就儲存在高頻變壓器的初級電感線圈中；當MOS功率管關斷時整流二極管導通，初級線圈上的電能傳輸給次極繞組，并經過次級整流二極管輸出，故稱之為單端反激式。第一節(jié)開關電源的干擾特性及其抑制措施開關電源雖然具有許多優(yōu)點并得到廣泛的應用，但由于它具有嚴重的射頻干擾,在線性電路中的應用一直受到很大的限制。開關電源是把工頻交流整流為直流后，再通過開關變?yōu)楦哳l交流，其后再整流為穩(wěn)定直流的一種電源，這樣就有工頻電源的整流波形畸

3、變產生的噪聲與開關波形產生的噪聲。在輸入側泄露出去就表現(xiàn)為傳導噪聲和輻射噪聲，在輸出側泄露出去就表現(xiàn)為紋波。同時外部噪聲會進到電子設備中，而供給負載的電源噪聲也會泄露到外部。若電源線中有噪聲電流通過，電源線就相當于天線向空中輻射噪聲。而這些噪聲都會影響設備的正常工作。要想使其得到更廣泛的應用，滿足電磁兼容性的有關指標，就需要有效地抑制開關電源的干擾。雜訊干擾的途徑有兩種，即傳導干擾與輻射干擾。以下分別對兩種干擾的特性與抑制方法做一介紹。1.1傳導干擾及其抑制措施從導線傳入的干擾稱為傳導干擾，其干擾能量

4、通過導電體進行傳播，開關電源的輸入、輸出引線都是傳導干擾的媒介。開關電源產生的干擾會沿電源引線進入電網，污染電網，使同一電網的電子設備受到干擾。同時電源的輸出線還將把干擾噪聲傳遞給負載，使作為電源負載的電子設備直接受到干擾，當這種干擾幅度若大到一定程度，會影響線性電路和一些小信號電路的正常工作。由于傳導干擾主要是通過輸入輸出引線進行傳播，因而相對來說傳導干擾的抑制要容易些，主要方法是加接輸入輸出濾波器。在開關電源的輸入側要介入電容與電感構成的濾波器，用于抑制交流電源產生的EMI，而該濾波器也稱為電磁兼

5、容（EMI）濾波器。其電路如圖2-1所示。圖1-1輸入端抑制傳導干擾電路（EMI）該濾波器是一典型的低通濾波器，使開關電源產生的一些高頻脈沖干擾經過它后得到極大的衰減，能較好的濾除來源于電網或者傳入電網的干擾，使其符合FCC、CE、VDE等標準。圖中L901、L902為共模扼流圈，它是繞在同一磁環(huán)上的兩只獨立的線圈，圈數(shù)相同，繞向相反，在磁環(huán)中產生的磁通相互抵消，磁芯不會飽和，主要抑制共模干擾，感值愈大對低頻干擾抑制效果愈佳。這樣繞制的濾波電感抑制共模干擾的性能大大提高。L901、L902分別選擇感值

6、為2.0mH和15mH的共模扼流圈。C901、C902為共模電容，主要抑制差模干擾，即火線和零線分別與地之間的干擾。電容值愈大對低頻干擾抑制效果愈好，在這里選用102PF/250V。C903、C904為差模電容，主要抑制共模干擾，即抑制火線和零線之間的干擾。電容值愈大對低頻干擾抑制效果愈佳，在這里選用0.47uF/300V。有時為了降低成本也可將C904省去。圖中CN901為插座，接電網電壓。F901為保險絲，電路中采用了規(guī)格為2A/250V的保險絲，它在高壓時熔斷，可防止設備在突發(fā)的高壓時引起的破壞

7、。NR901為負溫度系數(shù)熱敏電阻，開機瞬間溫度低，阻抗大，防止電流對回路的浪涌沖擊。常溫下其規(guī)格為5A/5Ω。R901、R902對抗干擾電容起泄放作用，可于關機后迅速消耗掉C903儲存的電能，防止帶電損耗元件。它們的規(guī)格都為1MΩ，一般采用金屬釉材料。對輸出端的干擾抑制，主要也是靠高頻濾波器，電路圖如下所示。圖1-2輸出端抑制傳導干擾電路濾波電感由于工作在直流大電流狀態(tài)下，磁芯在較大的磁場強度下工作，容易包含，一旦飽和，電感即失去濾波作用。因此必須采用飽和磁場強度很大的恒μ磁心，如鐵鎳鉬磁粉芯等金屬磁

8、芯。[2]由于輸出干擾的頻譜相當豐富，從幾十赫茲到幾十兆赫茲均含分量。由于在高頻的情況下，濾波電容等效由純電容（C）、等效串聯(lián)電阻（RES）和等效串聯(lián)電感（LES）構成的串聯(lián)電路。在工作頻率f超過電容器的自諧振頻率fr時，電容器就起到電感的作用。值大的濾波電容對低頻干擾比較敏感，相反，值小的濾波電容吸收高頻干擾的效果比較好。因此不能光采用大電解電容濾波C916，還必須加接自諧振頻率很高的陶瓷電容器C917。此外，輸出干擾的幅度還與PCB板的布線有很大關系