要成为一名合格的电力工程师，你需要无所不知，从家用电器到航天飞机、卫星等供电系统，大型电力行业使用的仪器设备，高精度的医疗设备，都需要电源提供稳定的能源，这也需要大量具备电源专业知识的工程师来完成设计和研发。但是，如何做好第一步，为电力工程师打好基础？这里边肖讲解开关电源的电路图和原理，仅供参考！
一个
开关电源的电路组成
开关电源主电路由输入电磁干扰滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路和输出整流滤波电路组成。
辅助电路包括输入过压欠压保护电路、输出过压欠压保护电路、输出过流保护电路和输出短路保护电路。
开关电源的电路组成框图如下：
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2
输入电路的原理和常用电路
原理1、交流输入整流滤波电路；
(1)防雷电路：当雷击和高压通过电网引入电源时，采用由MOV1、 mov2、 mov 3:f1、 f2、 f3、 FDG 1组成的电路进行保护。当变阻器两端的电压超过其工作电压时，其电阻降低，因此高压能量消耗在变阻器上。如果电流过大，F1、F2、F3会烧坏保护电路。
输入滤波电路：由C1、 l1、 C2、 C 3组成的双滤波网络，主要用于抑制输入电源的电磁噪声和杂波信号，防止对电源的干扰，同时防止电源本身产生的高频杂波对电网的干扰。接通电源，C5要充电。由于瞬时电流大，加入RT1(热敏电阻)可以有效防止浪涌电流。由于瞬时能量全部被RT1电阻消耗，温度升高一定时间后RT1的阻值减小(RT1为负温度系数元件)，此时消耗的能量很小，后续电路可以正常工作。
整流滤波电路：交流电压经过BRG1整流，C5滤波，得到比较纯净的DC电压。如果C5容量变小，输出交流纹波将增加。
2、DC输入滤波电路原理：
输入滤波电路：由C1、L1、C2组成的双滤波网络主要用于抑制输入电源的电磁噪声和杂波信号，以防止对电源的干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网的干扰。C3、C4为安全电容，L2、L3为差模电感。
r1、 r2、 r3、 z1、 c6、 q1、 z2、 r4、 r:启动瞬间，Q2由于C6不导通，电流通过RT1形成回路。
当C6上的电压被充电到规定值Z1时，Q2开启。如果C8漏电或后级电路短路，电流在RT1上产生的压降会在启动的瞬间增大，Q1开启，这样Q2就没有栅压关断，RT1会在短时间内烧坏保护后级电路。
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三
功率转换电路
1、MOS晶体管的工作原理；
目前应用最广泛的绝缘栅场效应晶体管是MOSFET(MOS晶体管)，利用半导体表面的电声效应工作。也称为表面场效应器件。由于其栅极处于非导通状态，输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆。MOS晶体管使用栅极-源极电压来改变半导体表面感应的电荷量，从而控制漏极电流。
2、常用示意图：
3、工作原理：
r4、 c3、 r5、 r6、 c4、d1、d 2形成缓冲器，与开关MOS管并联，使开关管的电压应力降低，EMI减小，不发生二次击穿。
当切换t
从R3测得的电流峰值信号参与了当前工作周期的占空比控制，所以是当前工作周期的电流限值。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关Q1立即关断。
R1和Q1的结电容CGS和CGD共同组成一个RC网络，电容的充放电直接影响开关管的开关速度。如果R1太小，很容易引起振荡，电磁干扰也会很大。如果R1太大，开关管的开关速度会降低。
Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护MOS管。Q1的栅控电压是一个锯齿波。当占空比较大时，Q1的导通时间越长，存储在变压器中的能量越多。
当Q1关断时，变压器通过D1、D2、 r5、 r4、 C3释放能量，也达到了磁场复位的目的，为变压器接下来的储能和输电做准备。
IC根据输出电压和电流调整 saw波的占空比，从而稳定整机输出电流和电压。C4和R6是峰值电压吸收电路。
4、推挽功率转换电路：
Q1和Q2将依次打开。
5、带驱动变压器的电源转换电路：
T2是驱动变压器，T1是开关变压器，TR1是电流环路。
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四
输出整流滤波电路
1、正向整流器电路：
T1是一个开关变压器，它的一次极和二次极同相。D1是整流二极管，D2是续流二极管，r1、 c1、 r2、 C2是削峰电路。L1是续流电感，C4、L2、C5构成型滤波器。
2、反激式整流器电路：
T1是一个开关变压器，它的初级极和次级极的相位相反。D1是一个整流二极管，R1、C1是一个峰值锐化电路。L1是续流电感，R2是假负载，C4、L2、C5构成型滤波器。
3、同步整流器电路：
工作原理：当变压器的上二次端为正时，电流通过C2、 r5、 r6、 r 7使Q2导通，电路形成回路，Q2为整流器。Q1的栅极被关断，因为它处于反向偏置。当变压器的次级下端为正极时，电流通过C3、R4、R2接通Q1，这是一个飞轮。Q2的栅极被关断，因为它处于反向偏置。L2是续流电感，C6、L1、C7构成型滤波器。r1、 c1、 r9、 C4是峰值锐化电路。
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五
稳压回路原理
1、反馈电路原理图：
2、工作原理：
当输出U0上升时，在采样电阻R7、 R8、 R10、 vr1分压后，U1引脚的电压上升。当超过U1引脚的基准电压时，U1引脚输出高电平，Q1开启，光耦OT1 LED发光，光电晶体管导通，U3842 引脚的电位相应降低。
当输出U0降低时，U1引脚上的电压降低。当低于U1引脚的参考电压时，U1引脚输出低电平，Q1不导通，光耦OT1 LED不发光，光电晶体管不导通，U3842 引脚的电位升高，从而改变U16引脚的输出占空比增大，U0减小。反复进行，以保持输出电压稳定。调节VR1可以改变输出电压值。
反馈回路是影响开关电源稳定性的重要电路。如果反馈电阻和电容接错、漏电、虚焊，就会发生自激振荡。故障现象有：波形异常、空载和满载振荡、输出电压不稳定等。
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六
短路保护电路
当输出端短路时，PWM控制电路可以将输出电流限制在安全范围内，并且可以通过多种方式实现限流电路。当电源限流在短路时不起作用时，只增加另一部分电路。
1、通常有两个短路保护电路。下图是一个小功率短路保护电路，其原理简述如下：
当输出电路短路时，输出电压消失，光耦OT1不导通，脚
2、下图为中功率短路保护电路，其原理简述如下：
当输出短路时，UC3842的脚电压上升，U1842的脚电位高于脚电位，比较器翻转脚输出高电位给C1充电。当C1两端电压超过脚参考电压时，U178脚输出低电位，UC3842的脚低于1V，UC3842停止工作，输出电压为0V，电路反复正常工作。R2、C1是充放电时间常数，电阻值不正确短路保护不工作。
3、下图是常见的限流和短路保护电路。其工作原理简述如下：
当输出电路短路或过流时，变压器初级电流增大，R3两端的压降增大，脚的电压增大，UC3842脚的输出占空比逐渐增大。当引脚的电压超过1V时，UC 3842关闭，没有输出。
4、下图为电流互感器采样电流的保护电路，功耗低，但成本高，电路复杂。其工作原理简述如下：
当输出电路短路或电流过大时，TR1的次级绕组感应的电压会更高。当UC3842的引脚超过1V时，UC 3842将停止工作，短路或过载消失时电路会自行恢复。
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七
输出电流限制保护
上图是常见的输出限流保护电路，其工作原理简述如上图所示：当输出电流过大时，RS(锰铜线)两端电压上升，U1脚电压高于脚参考电压，U1脚输出高电压，Q1导通，光耦有光电效应，U3842 脚电压下降，输出电压降低，达到输出过载限流的目的。
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八
输出过压保护电路原理
输出过压保护电路的作用是当输出电压超过设计值时，将输出电压限制在安全范围内。当开关电源内部稳压回路出现故障或用户操作不当导致输出过压现象时，过压保护电路对其进行保护，防止对后续用电设备造成损坏。
最广泛使用的过压保护电路如下：
1、可控硅触发保护电路：
如上图所示，当Uo1的输出上升时，稳压器(Z3)被击穿导通，晶闸管(SCR1)的控制端得到触发电压，因此晶闸管导通。
当Uo2电压对地短路时，过流保护电路或短路保护电路将工作并停止整个供电电路。当输出过压现象消除后，晶闸管控制端的触发电压通过R对地放电，晶闸管恢复断开状态。
2、光电耦合保护电路：
如上图所示，当Uo有过压时，稳压管击穿导通，有电流通过光耦(OT2)R6流向地，光耦的发光二极管发光，使光耦的光电晶体管导通。
Q1的基极上电，3842的管脚下电，使IC关断，整个电源停止工作。Uo为零，如此循环往复。
3、输出限压保护电路：
输出限压保护电路如下图所示。当输出电压上升时，稳压器开启，光耦开启，Q1基极以驱动电压开启。UC3842电压升高，输出降低，稳压器关闭，UC3842电压降低，输出电压升高。如此反复，输出电压会稳定在一个范围内(取决于稳压管的稳压值)。
4、输出过压锁定电路：
图A的工作原理是，当输出电压Uo上升时，稳压器导通，光耦导通，Q2基极导通。因为打开了
L4是PFC电感，当Q1开启时储存能量，当Q1关闭时释放能量。D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管，和C6、C7滤波器。一路PFC电压送至后级电路，另一路经R3、R4分频后送至PFC控制器作为PFC输出电压的采样，以调节控制信号的占空比，稳定PFC输出电压。
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10
输入过压和欠压保护
1、示意图：
2、工作原理：
交流输入和DC输入的开关电源的输入过压欠压保护原理基本相同。保护电路的采样电压来自输入滤波电压。
采样电压分为两路。一路除以R1、 R2、 R3、 R4，然后输入到比较器引脚3。如果采样电压高于两个引脚的参考电压，比较器引脚1输出高电平控制主控制器关断，电源无输出。
另一路被R7、 R8、 R9、 R 10分频，然后输入到比较器6。如果采样电压低于5脚参考电压，比较器7输出高电平控制主控制器关断，电源无输出。
标签：电压电路电流