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開關(guān)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(shí)間:2019-08-14 點(diǎn)擊量:1074
開關(guān)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(dāng)有雷擊,產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí),由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時(shí),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(hù)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(luò)主要是對輸入開關(guān)電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制,防止對開關(guān)電源干擾,同時(shí)也防止開關(guān)電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當(dāng)開關(guān)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(shí)能量全消耗在RT1電阻上,一定時(shí)間后溫度升高后RT1阻值(RT1是負(fù)溫系數(shù)元件),這時(shí)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(guān)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(luò)主要是對輸入開關(guān)電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制,防止對開關(guān)電源干擾,同時(shí)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(jī)的瞬間,由于C6的存在Q2不導(dǎo)通,電流經(jīng)RT1構(gòu)成回路。當(dāng)C6上的電壓充至Z1的穩(wěn)壓值時(shí)Q2導(dǎo)通。如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象,在起機(jī)的瞬間電流在RT1上產(chǎn)生的壓降增大,Q1導(dǎo)通使Q2沒有柵極電壓不導(dǎo)通,RT1將會在很短的時(shí)間燒毀,以保護(hù)后級電路。
開關(guān)電源各電路之功率變換電路:
1、 MOS管的工作原理:目前應(yīng)用最廣泛的絕緣柵場效應(yīng)管是MOSFET(MOS管),是利用半導(dǎo)體表面的電聲效應(yīng)進(jìn)行工作的。也稱為表面場效應(yīng)器件。由于它的柵極處于不導(dǎo)電狀態(tài),所以輸入電阻可以大大提高,最高可達(dá)105歐姆,MOS管是利用柵源電壓的大小,來改變半導(dǎo)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(guān)MOS管并接,使開關(guān)管電壓應(yīng)力減少,EMI減少,不發(fā)生二次擊穿。在開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí),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(dāng)前工作周波的占空比控制,因此是當(dāng)前工作周波的電流限制。當(dāng)R5上的電壓達(dá)到1V時(shí),UC3842停止工作,開關(guān)管Q1立即關(guān)斷 。 R1和Q1中的結(jié)電容CGS、CGD一起組成RC網(wǎng)絡(luò),電容的充放電直接影響著開關(guān)管的開關(guān)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(guān)管的開關(guān)速度。
Z1通常將MOS管的GS電壓限制在18V以下,從而保護(hù)了MOS管。Q1的柵極受控電壓為鋸形波,當(dāng)其占空比越大時(shí),Q1導(dǎo)通時(shí)間越長,變壓器所儲存的能量也就越多;當(dāng)Q1截止時(shí),變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3釋放能量,同時(shí)也達(dá)到了磁場復(fù)位的目的,為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準(zhǔn)備。IC根據(jù)輸出電壓和電流時(shí)刻調(diào)整著⑥腳鋸形波占空比的大小,從而穩(wěn)定了整機(jī)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(dǎo)通。
5、有驅(qū)動(dòng)變壓器的功率變換電路:T2為驅(qū)動(dòng)變壓器,T1為開關(guān)變壓器,TR1為電流環(huán)。
開關(guān)電源之元器件布局,每一個(gè)開關(guān)電源都有四個(gè)電流回路:
* 開關(guān)電源開關(guān)交流回路 * 輸出整流交流回路
* 輸入信號源電流回路 * 輸出負(fù)載電流回路輸入回路
通過一個(gè)近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個(gè)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(shí)消除輸出負(fù)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(yīng)分別只從濾波電容的接線端連接到開關(guān)電源;如果在輸入/輸出回路和電源開關(guān)/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(guān)電源布局的最好方法與其電氣設(shè)計(jì)相似,最佳設(shè)計(jì)流程如下:
1.放置變壓器 2.設(shè)計(jì)開關(guān)電源開關(guān)電流回路
3.設(shè)計(jì)輸出整流器電流回路 4.連接到交流開關(guān)電源電路的控制電路
設(shè)計(jì)輸入電流源回路和輸入濾波器設(shè)計(jì)輸出負(fù)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(jìn)行布局時(shí),要符合以下原則:
* 首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時(shí),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(shí)要考慮以后的焊接,不要太密集
* 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進(jìn)行布局。開關(guān)電源之元器件應(yīng)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(yīng)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(gè)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(dòng)器件時(shí)注意飛線的連接,把有連線關(guān)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(guān)電源的輻射干擾
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