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文檔簡介
開關(guān)電源各組成部分電路設(shè)計詳細分析13級物理一班
一、開關(guān)電源的電路組成;
二、輸入電路的原理及常見電路;
三、功率變換電路;
四、輸出整流濾波電路;
五、穩(wěn)壓環(huán)路原理;
六、短路保護電路;
七、輸出端限流保護;
八、輸出過壓保護電路的原理;
九、功率因數(shù)校正電路(PFC);
十、輸入過欠壓保護。六、短路保護電路
1、在輸出端短路的情況下,PWM控制電路能夠把輸出電流限制在一個安全范圍內(nèi),它可以用多種方法來實現(xiàn)限流電路,當(dāng)功率限流在短路時不起作用時,只有另增設(shè)一部分電路。
2、短路保護電路通常有兩種,下圖是小功率短路保護電路,其原理簡述如下:當(dāng)輸出電路短路,輸出電壓消失,光耦OT1不導(dǎo)通,UC3842①腳電壓上升至5V左右,R1與R2的分壓超過TL431基準,使之導(dǎo)通,UC3842⑦腳VCC電位被拉低,IC停止工作。UC3842停止工作后①腳電位消失,TL431不導(dǎo)通UC3842⑦腳電位上升,UC3842重新啟動,周而復(fù)始。當(dāng)短路現(xiàn)象消失后,電路可以自動恢復(fù)成正常工作狀態(tài)。
3、下圖是中功率短路保護電路,其原理簡述如下:當(dāng)輸出短路,UC3842①腳電壓上升,U1③腳電位高于②腳時,比較器翻轉(zhuǎn)①腳輸出高電位,給C1充電,當(dāng)C1兩端電壓超過⑤腳基準電壓時U1⑦腳輸出低電位,UC3842①腳低于1V,UCC3842停止工作,輸出電壓為0V,周而復(fù)始,當(dāng)短路消失后電路正常工作。R2、C1是充放電時間常數(shù),阻值不對時短路保護不起作用。4、下圖是常見的限流、短路保護電路。其工作原理簡述如下:
當(dāng)輸出電路短路或過流,變壓器原邊電流增大,R3兩端電壓降增大,③腳電壓升高,UC3842⑥腳輸出占空比逐漸增大,③腳電壓超過1V時,UC3842關(guān)閉無輸出。5、下圖是用電流互感器取樣電流的保護電路,有著功耗小,但成本高和電路較為復(fù)雜,其工作原理簡述如下:
輸出電路短路或電流過大,TR1次級線圈感應(yīng)的電壓就越高,當(dāng)UC3842③腳超過1伏,UC3842停止工作,周而復(fù)始,當(dāng)短路或過載消失,電路自行恢復(fù)。七、輸出端限流保護上圖是常見的輸出端限流保護電路,其工作原理簡述如上圖:當(dāng)輸出電流過大時,RS(錳銅絲)兩端電壓上升,U1③腳電壓高于②腳基準電壓,U1①腳輸出高電壓,Q1導(dǎo)通,光耦發(fā)生光電效應(yīng),UC3842①腳電壓降低,輸出電壓降低,從而達到輸出過載限流的目的。
八、輸出過壓保護電路的原理輸出過壓保護電路的作用是:當(dāng)輸出電壓超過設(shè)計值時,把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi)。當(dāng)開關(guān)電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障或者由于用戶操作不當(dāng)引起輸出過壓現(xiàn)象時,過壓保護電路進行保護以防止損壞后級用電設(shè)備。應(yīng)用最為普遍的過壓保護電路有如下幾種:
1、可控硅觸發(fā)保護電路:
如上圖,當(dāng)Uo1輸出升高,穩(wěn)壓管(Z3)擊穿導(dǎo)通,可控硅(SCR1)的控制端得到觸發(fā)電壓,因此可控硅導(dǎo)通。Uo2電壓對地短路,過流保護電路或短路保護電路就會工作,停止整個電源電路的工作。當(dāng)輸出過壓現(xiàn)象排除,可控硅的控制端觸發(fā)電壓通過R對地泄放,可控硅恢復(fù)斷開狀態(tài)。2、光電耦合保護電路:
如上圖,當(dāng)Uo有過壓現(xiàn)象時,穩(wěn)壓管擊穿導(dǎo)通,經(jīng)光耦(OT2)R6到地產(chǎn)生電流流過,光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光,從而使光電耦合器的光敏三極管導(dǎo)通。Q1基極得電導(dǎo)通,3842的③腳電降低,使IC關(guān)閉,停止整個電源的工作,Uo為零,周而復(fù)始。3、輸出限壓保護電路:
輸出限壓保護電路如下圖,當(dāng)輸出電壓升高,穩(wěn)壓管導(dǎo)通光耦導(dǎo)通,Q1基極有驅(qū)動電壓而道通,UC3842③電壓升高,輸出降低,穩(wěn)壓管不導(dǎo)通,UC3842③電壓降低,輸出電壓升高。周而復(fù)始,輸出電壓將穩(wěn)定在一范圍內(nèi)(取決于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值)。4、輸出過壓鎖死電路:
圖A的工作原理是,當(dāng)輸出電壓Uo升高,穩(wěn)壓管導(dǎo)通,光耦導(dǎo)通,Q2基極得電導(dǎo)通,由于Q2的導(dǎo)通Q1基極電壓降低也導(dǎo)通,Vcc電壓經(jīng)R1、Q1、R2使Q2始終導(dǎo)通,UC3842③腳始終是高電平而停止工作。在圖B中,UO升高U1③腳電壓升高,①腳輸出高電平,由于D1、R1的存在,U1①腳始終輸出高電平Q1始終導(dǎo)通,UC3842①腳始終是低電平而停止工作。九、功率因數(shù)校正電路(PFC)
1、原理示意圖:2、工作原理:
輸入電壓經(jīng)L1、L2、L3等組成的EMI濾波器,BRG1整流一路送PFC電感,另一路經(jīng)R1、R2分壓后送入PFC控制器作為輸入電壓的取樣,用以調(diào)整控制信號的占空比,即改變Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷時間,穩(wěn)定PFC輸出電壓。L4是PFC電感,它在Q1導(dǎo)通時儲存能量,在Q1關(guān)斷時施放能量。D1是啟動二極管。D2是PFC整流二極管,C6、C7濾波。PFC電壓一路送后級電路,另一路經(jīng)R3、R4分壓后送入PFC控制器作為PFC輸出電壓的取樣,用以調(diào)整控制信號的占空比,穩(wěn)定PFC輸出電壓。十、輸入過欠壓保護
1、原理示意圖:2、工作原理:
AC輸入和DC輸入的開關(guān)電源的輸入過欠壓保護原理大致相同。保護電路的取樣電壓均來自輸入濾波后的電壓。取樣電壓分為兩路,一路經(jīng)R1、R2、R3、R4分壓后輸入比較器3腳,如取樣電壓高
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