開關(guān)電源各功能電路分析圖解-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2021-11-01
開關(guān)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(guān)電源的組成模塊如圖1所示。
圖1 開關(guān)電源的組成模塊
注：PFC即功率因數(shù)，主要用來表征電子產(chǎn)品對電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說明電能的利用效率越高。
PFC包括無源PFC和有源PFC，無源PFC采用電感補償方法使交流輸入的基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數(shù)；有源PFC電路中往往采用高集成度的IC。
1）AC輸入整流濾波電路原理
圖2 輸入濾波、整流回路原理圖
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，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進行保護。
當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，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 會燒毀保護后級電路。
注：MOV為壓敏電阻，也稱為突波吸收器是一種具有電壓電流對稱特性的電壓屬性電阻器，主要是用來保護所有的電子產(chǎn)品或元件免受開關(guān)或者雷擊誘發(fā)所產(chǎn)生的突波影響；
F為溫度保險絲；FDG為陶瓷氣體放電管（也用GDT表示），是一種由陶瓷材料制成的特殊結(jié)構(gòu)的氣體放電設(shè)備。
②輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。
當(dāng)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。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減小（RT1是負溫系數(shù)元件），這時消耗的能量非常小，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，輸出的交流紋波將增大。
2）DC輸入濾波電路原理
圖3 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)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。
C3、C4 為安規(guī)電容（指電容器失效后，不會導(dǎo)致電擊，不會危及人身安全的安全電容器，通常用于抗干擾電路中的濾波作用），L2、L3為差模電感（一種對差模高頻干擾的感抗大的電感）。
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Q2導(dǎo)通。
如果C8漏電或后級電路短路現(xiàn)象，在起機的瞬間電流在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將會在很短的時間燒毀，以保護后級電路。
1）MOS管的工作原理（略）
2）常見電路
圖4 典型原理圖
3）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，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上的電壓達到1V時，UC3842（一種高性能固定頻率電流型控制器,包含誤差放大器、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準電源和欠壓鎖定等單元）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，從而保護了MOS管。
Q1的柵極受控電壓為鋸形波，當(dāng)其占空比越大時，Q1導(dǎo)通時間越長，變壓器所儲存的能量也就越多；
當(dāng)Q1截止時，變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時也達到了磁場復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲、傳遞能量做好了準備。
IC根據(jù)輸出電壓和電流時刻調(diào)整著6腳鋸形波占空比的大小，從而穩(wěn)定了整機的輸出電流和電壓。 C4和R6為尖峰電壓吸收回路。
1、正激式整流電路
圖5 整流電路
T1為開關(guān)變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為整流二極管，D2為續(xù)流二極管，R1、C1、R2、C2為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，C4、L2、C5組成π型濾波器。
其中，π型濾波器是一種二級濾波器，作用是去除不需要的諧波，在直流電源中的減小電流的脈動，使電流更加平滑。
圖5為正激式整流電路，反激式整流電路的不同在于取消了續(xù)流二極管，削尖電路使用假負載代替。
（假負載：一般接在輸出電路兩端，能夠承受一定的功率同時又能滿足電路設(shè)計要求的負載，不能太大也不能太小，要不然會增加額外的功耗，在空載時由于輸出電壓不穩(wěn)定，接入假負載能夠使電源穩(wěn)定，這個假負載除了有負載作用同時還兼有泄放電阻的作用，在斷電時候把殘留的電放掉）
2、同步整流電路（略）
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