开关稳压电源的工作原理及其维修
目前市场上稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等。
现在主要针对稳压电路与负载的连接方式来介绍其工作原理。串联式开关电源主要用在早期的电视机中，这种开关电源通过开关调整管及整流二极管与电网相连，整个机板与电网相通，使机板带电，不便于与外部其他电气设备相连接，因此在现代电子设备中已很少使用，取而代之的是并联型开关电源。并联型开关电源输出端与电网通过开关变压器，电路板上除开关变压器初级与电网相连通外，其余部分与电网都不直接相连，机板不带电，安全性好，也容易与外部设备相连接。因此，并联型开关电源在现代电气设备，尤其在互联网及办公设备中得到了广泛应用。
现代并联型开关电源电路主要有两种形式：一种是由分立元件构成的单管自激振荡式和由集成电路构成的他激式单管开关电源，另一种是双管半桥式脉冲可调式开关电源。
单管开关电源自身组成振荡电路，直接进行功率变换，电压调简单，但不宜用对双极性输出电压调整，输出功率相对较小，主要用在电视接收机、显示器、传真机、打印机及各种充电器中。双管半桥式开关电源采用专用脉冲产生电路，两个开关管做模拟开关交替工作，工作稳定，功率变换效率高，输出电压调控易行，容易增设保护电路。这种电源适用于功耗较大的电气设备。
就电路功能来讲，不管是哪种开关电源，都包括交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、开关振荡管、开关变压器、稳压控制电路、脉冲整流输出电路以及过压过流保护电路等。
双管半桥式开关电源的结构
电路组成
双管半桥式开关电源电路主要由交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、开关管、开关变压器、稳压控制电路、PWM脉冲产生电路、功率变换电路、过压过流保护电路等组成。与单管自激振荡开关电源不同是，双管半桥式开关电源电路采用两个功率开关管，启动方法有自缴式启动和他激式启动两种。
双管半桥式开关电源的结构框图
双管半桥式开关电源工作
原理简述
市电经抗干扰、整流后由
串联的C1与C2滤波后得到
+310V直流电压，在C1与C2
上个形成对称的、约+155V
的电压。辅助电源电路得到
+310V电压后，开始工作产生
辅助电压，并加到PWM脉冲
产生电路。在开机电路控制
下，PWM电路产生相位相反
的两个脉冲，经驱动电路通过
脉冲变压器T3，在L1与L2
中分别产生相位相反的两个
驱动脉冲，分别驱动开关管1
和开关管2轮流工作于开关状态。
开关管1导通时，开关管2截止。C1上的+155V电压通过开关管1、T4初级绕组、C3回到C1负极构成回路，在T4初级产生由上而下的电流。
开关管2导通时，开关管1截止。C2上的+155V电压通过开关C3、T4初级绕组、开关管2、经地回到C2负极构成回路，在T4初级产生由下而上的电流。、
T4为功率变换变压器，是开关电源中体积最大的元件。T4初级中流过的相反方向的电流由次级个绕组经整流得到不同的输出电压，为负载提供电源。
稳压控制电路从输出电压中取出样品电压，与基准电源相比较，产生误差电压，经稳压控制电路送到PWM 脉冲产生电路，调整输出脉冲的宽度和频率；再经驱动电路调整两只开关管的导通时间或频率，使流过T4初级的电流改变，从而调整输出电压。
主电源电路分析与检修
主电源电流分析
电源的主电源电流主要由交流输入，抗干扰及整流滤波电路和双管半桥式开关主回路电路等组成。
1.交流输入、抗干扰及整流滤波电路
主电源的交流输入、抗干
扰及整流滤波电路与辅助
电源使用同一个交流输入
电路。参考图所示电路，交
流电经整流后产生310V直
流高压，在C7、C8上分别
产生155V对称直流高压输
出，R2与R3为均压电阻，
保证C7与C8上的电压相
等。这里没有使用单电容滤
波是应双管半桥式主开关电源所需。在早期的PC的电源中，当使用110V交流电源时，设计有一个开关，开关闭合，将L或N与电容C7、C8的中间点直接相连，就组成倍压整流滤波电路，在C7、C8上分别产生155V 直流高压输出，经电压叠加，输出310V直流高压。该转换电路的作用是保证在两种不同输入电源的环境下都能产生相同的对称工作电源输出。目前电脑的开关电源已不再有这个转换开关，而是直接使用220V交流电。
2.开关主回路（双管半桥式）电路由大容量电解电容与开关管及C9组成桥式连接构成，其回
路负载时高频变压器T4的初级绕组，如图所示
电路在通电状态
下，电解电容上各有
150V直流高压，相当
于一对正负对称电源。
当G1导通，G2截止
时，C7上的电压从正
极经G1的漏极、源极
和T4、C9回到C7的
负极，组成放电回路，
电流由上至下流经
T4：当G1截止、G2
导通时，C8上的电压
从正极经C9、T4下端、
上端和G2的漏极、源
极、通过地回到C8的
负极，组成放电回路，
电流由下至上流经T4.
可见，G1、G2在PWM芯片TL494提供的两路频率约几十千赫、相位差为180°、宽度可变的调制脉冲驱动下轮流工作有饱和与截止状态，为高频变压器T4提供高频交变工作电流，再经次级绕组完成功率变换，输出不同的直流电压。其中的C10与R8用来消除谐振。
T3为脉冲驱动变压器，7—6绕组与5—4绕组绕向不同。初级的驱动脉冲被T3的7—6绕组与5—4绕组分解为相位相差180°的两个脉冲，分别驱动G1和G2，使它们轮流导通与截止。电阻R4与R5、R6与R7用于限流匹配，防止产生谐振。
3.高频功率变换及低压输出电路
（1）高频功率变换电路
下面以银河系列ATX2P4-1电源为例，高频功率变换电路，如图所示。
在双管半桥式开关主回路
中，T4为高频功率变换变压
器，是功率变换的主要元件，
体积最大。开关管G1与G2
轮流导通，在T4初级绕组中
流过正反两个方向的电流，根
据变压器工作原理在次级1—
G与2—G以及3—G和6—G
绕组中必然产生方向不同的
感应电动势。1—G与2—G绕
组匝数相等，绕向相反；3—G
与6—G绕组匝数相等，绕向
相反。因此，在1—G与2—G
绕组中产生的感应电动势大
小相等，方向相反；同理，在
3—G、6—G绕组中产生也产
生大小相等，方向相反的感应电动势。1—G、2—G绕组和3—G、6—G绕组匝数不同，因此感应电动势不同。在银河系列ATX2P4-1电源中，1—G、2—G绕组为+12V输出绕组，3—G、6—G绕组为+5V输出绕组。在有些机型中，还设有+3.3V专用绕组。
（2）低压整流输出电路
在图中，开关主电路
中T4的正反不同方向的
电流通过高频变压器，在
次级各绕组中将得到不
同的感应电压，分别经高
频全波整流，滤波后得到
主机工作需要的±5V和
±12V直流电压，电路
中，D2及D1为肖特基整
流二级管组件，可对正极
性脉冲进行整流得到
+12V和+5V直流电压，
其工作电流较大，损坏后
是不可随意用其他二级
管代替的。D3、D4和D5、D6为4个独立的二极管，可对负极性脉冲整流得到－5V和－12V直流电压。
这4组输出电压采用LC滤波电路，用以减小输出直流电压的纹波系数，保证微机系统的稳定运行。这里用到的滤波电感被绕制在同一个磁芯内，称为功率因素校正变压器，但它并没用变压作用，只是起到滤波校正的作用。
电路中，D2、L1、D（实物板上无编号）及辅助电源中的CO组成倍压整流滤波电路，当主开关电源工作后，在输出端达到+24V直流电压，可由这个+24V电源代替辅助电源中的+B=12V电源。电路中，C10与R8用于消除T4初级绕组的谐振，防止产生振荡。R52、C23用于保护二极管，R47、R48和R49为各路输出电压的负载，可避免电源因空载造成输出电压升高。
某些机型中用到的+3.3V电压产生电路如图所示
+3.3V电压产生电路主要有两种形式：一种是使用+5V绕组，
经全波整流后由一只三极管调整输出+3.3V，如新生代电源；
另一种是由从+5V输出电压串联一只场效应管G3进行调整后
输出+3.3V。
+12V电压通过电阻R13，一方面为G8提供电流源，另一
方面通过电阻R45为G3控制极提供电压，使G3导通，使+5V
电压源通过G3在电阻R46上产生输出电压。这个电压又电压
通过电阻R44加到G8的控制极极，与其内基准电压相比较，
产生误差电压控制器IKA，改变G3的栅极电源，进而调整
G3的输出电压。最终，使G3输出稳定的+3.3V电压。
在有些机型中，设置有专用+3.3V绕组，经整流滤波输出+3.3V电压。
4．PWM脉冲产生电路
在电脑开关电源中，由于功率消耗较大，一般都采用双管半桥式开关电源，因此就要有一对相位相差180°的PWM调制脉冲来驱动，调制脉冲的产生通常有专用集成电路来完成。在现代电源中最为常见的脉宽调制集成电路有494系列（如TL494、LM494等），此外还有3524系列（如SG3524、
CA3524等）。3524系列多用在UPS电源中。
494系列集成电路作为脉宽调制组件，因结构简单、性价比高等优点，在开关电源中得到了广泛应用。下面以TL494为例，对其工作原理进行说明。
TL494集成电路结构
TL494采用16脚双列DIP封装，其实物图
和内部结构框图如图所示
TL494的内部短路包括基准电压发生器、
振荡器、间歇期调调整电路、两个误差放大器、
PWM比较器和输出放大电路等。
TL494各引脚的用途及作用如下：
①TL494的第12脚为供电端，其典
型电压为+15V，一般采用12V供
电。
②第14脚内部位+5V基准电压发生
器，只要第12脚加上+12V工作电
压，第14脚就能输出+5V基准电
压。基准电压供TL494的内部和外
部电路使用。
③第6脚外接定是电阻RT，第5脚
外接定是电容CT，它们与内电路
构成振动器。振动器的振荡频率为
f =1.1/RTCT
振动器输出的锯齿波电压送入间歇期
调整电路及PWM调整电路。
④第4脚内部为间歇期调整电路，在
外加电压（0~3.5V）的控制下，能
强行控制振动器的输出脉冲宽度。
第4脚外加电压高于3.5V后，输
出脉冲宽度为零，该电压称为死区电压，第4脚又称为死区控制端。电脑主机的开机
及保护功能，就是利用控制第4脚的外加电压来实现的。
⑤第1脚与第2脚内部为一个误差放大器，通常用作输出电压监视。开关电源输出电压
的稳压控制就是通过该脚实现的。第15脚与第16脚内部为另一个误差放大器，一般
用作输出电流监视。将两个误差放大器的输出电平（第3脚）与振荡电路输出的锯齿
波电平进行比较，当锯齿波电平上升到大于第3脚电平时，振动器产生的锯齿波脉冲
才能输出。
⑥在TL494内部还有一个D触发器，将振动器的锯齿波分解为两个相位相差180°的脉
冲，分别驱动两个输出级。、
⑦输出级由两个晶体三极管组成，分别输出200mA的电流。第13脚为工作模式控制端，
该脚的外加电压将控制输出级两个三极管的工作状态。当第13脚接入+5V是，两管为
推挽输出方式；当其接地时，两管为并联式输出（两个三极管当作一个来使用）。作为
电脑电源半桥式功率输出电流的驱动电路使用时，第13脚与第14脚（基准+5V输出）
相连接，为推挽式输出。
TL494集成电路在个开关电源中，除了第1、2脚和第15、16脚外接的取样电路可能有所不同以外，其他引脚外接电路的形式基本一致。
TL494集成电路的工作原理
TL494集成电路工作过程如下：
1.辅助电源产生的+B=12V电压加在TL494的第12脚、第8脚和第11脚。TL494的内部振动器开始工作，产生锯齿波脉冲送到内部间歇期调整电路，与第4脚的电压相比较，当第4脚电压低于3.5V是，因内部两个误差放大器均收出低电压，所以，间歇期调整电路输出的最宽脉冲通过内部触发器分成两个相位相差180°的脉冲（TL494第13脚外接Vref=+5V，内部两个三极管作推挽输出），分别由第9脚和第10脚送到脉冲驱动电路，主开关电路，使功率变换电路工作产生各组输出电压。
2.由第14脚输出的Vref=+5V基准电压，分4个支路输出：第一路为内部比较运算放大器提供工作电压；第二路经R35、R34分压后为误差采样放大器的反相输入端（第2脚）提供比较参考电压；第三路直接送到内部控制放大器的反相输入端（第15脚）提供控制参考电压。第四路为由R42等组成的RC延迟启动电路提供充电电流。
3.延迟启动。刚开机时，因各三极管、集成电路、检测电路等不能立即进入稳定工作状态，若TL494产生不正常的调制脉冲，很可能两个开关管同时导通造成损坏。在TL494第4脚外接有电阻R42、电容器C等延迟启动单元，刚开机时，由于参考电压Vref对电容器的充电作用，R42上电压较高，这一高电压被送到TL494第4脚，使TL494不能收藏脉冲，起到延迟启动作用；随着充电的进行，R42上电压逐渐降低，TL494第4脚电压也逐渐降低，当低于死区电压时，TL494才根据各检测信号的情况送出相应的脉冲信号启动功率变换电路，使其进入正常工作状态，实现开机延迟启动保护。
PWM脉冲驱动电路
脉冲驱动电路的任务
是将TL494产生的两个脉冲进
行放大，以推动负载工作。驱动
电路中有两种形式。一种是由2
只三极管构成的推挽式驱动电
路，另一种是由4只三极管构成
的推挽式驱动电路。常见的脉冲
驱动电路如图所示。
PWM脉冲驱动电路工
作过程如下
当TL494第9脚为高
电平脉冲时，三极管G4导通，
G5截止；与此同时TL494第10
脚为低电平，三极管G6截止，
G7导通。+B=12V流过导通的
G4、T3初级、G7到地，形成通
路。在T3初级产生自上而下的
驱动电流。
当TL494第9脚为低电
平脉冲时，三极管G4截止；G5
导通；与此同时TL494第10脚
为高电平，三极管G6导通，G7
截止。+B=12V经RO流过导通
的G6、T3初级、G5到地，形
成通路。在T3初级产生自下而上的驱动电流；这样由于在T3初级产生正反两个方向的电流，在T3的次级7—6、5—4两个绕组中将产生相位相反的两个感应电动势。即当T3的7为正6为负时，必然有5为负4为正，或7负6正时为5正4负。相位相反的两个脉冲分别通过R4和R6加在两个功率开关管的栅极，使两个功率开关管轮流导通或截止。
在脉冲驱动电路中，C11与R9用于防止产生谐振；D14、R10/R11将部分驱动脉冲电流整流之后得到的电压反映了驱动脉冲电流的大小，这一电压加到TL494的第16脚上，驱动脉冲电流大，第16脚上的电压就搞，驱动电流小，第16脚上的电压就低。当地16脚上的电压过高（大于第15脚基准电压）时，TL494的内部控制比较器输出低电压。一路送到间歇期调调整器电路，使脉冲宽度为0，也就是停止输出驱动脉冲，从而主开关电源停止工作，起到保护作用；另一路通过地3脚输出低电压，送到PG信号产生电路，停止PG信号的输出，使电脑主机停止工作。
主电源开关机控制电路
银河系列ATX2P4-1电源中，主电源开关机控制电路主要由运算LM339及外围元件组成，也有些机型使用LM324。
运算放大器LM339简介
LM339为14脚塑封双列直插式结构，第3脚为供电端，第12脚为接地端，工作电压范围为3~32V，一般供电为+12V。LM339的外形及内部结构如图所示
LM339的内部电路由4
个完全相同而且互相独立的
运算放大器构成。每个运算放
大器都有3个端子：一个为同
相输入端（用+表示），一个为
反相输入端（用—表示），一
个为输出端。
运算放大器的基本工
资原理是：当同相输入端与反
相输入端都有相等时，输出端
输出电压约为电源电压的1/2（Vcc/2）；当同相输入端都有高于反相输入端电压时，输出端输出电
压高于Vcc/2并接近于
电源电压Vcc；当同相输
入端电压低于反相输入
端电压时，输出端输出电
压低于Vcc/2，接近于地
（GND）电压，即约为
0.
与LM339功能相
同的运算放大器还有
LM324、TL339等，但它
们的引脚排列不同，不能
直接互换。LM339在银
河系列ATX2P4—1电源
中的具体应用电路如图
所示
开关机电路分析
主电源的开关机
时受绿色线的电压控制的，这一电压来自电脑主板的开机电路，绿色线称为PS信号线。银河系列ATX2P4—1电源的开关机电路如图所示
绿色线经得住R32接于Vref为+5V高电平，经电阻R送到比较运算放大器LM339第9脚获得一个高电压。因LM339第7脚由33kΩ、15kΩ电阻及R31、D11分压后输入约2.2V电压，低于LM339第6脚电压，所以LM339输出端第1脚输出低电压，经隔离电阻R27加到三极管G9的基极，使其截止。三极管G9集电极输出大于4.5V的高电压，通过D9送到脉冲产生集成电路TL494第4脚，控制TL494的输出脉冲宽度为零，也就是不输出脉冲，主电源不工作，没有±5V 和±12V直流电压输出，电脑主机也就不工作。
当主机发出开机信号时，主板将绿色线的电压降低至零，或人为地将绿色线与地线（黑色线）相接时，PS的低电压经电阻R送到LM339第6脚，使LM339输出端第1脚输出高电压，经电阻R27使三极管G9饱和，集电输出低电压（约为OV）。这一低电压通过D9送到脉冲产生集成电路TL494第9脚和第10脚输出宽度可调脉冲，经驱动电路推动功率开关管工作，经功率变换电路输出±5V和±12V直流电压。
稳压控制电路
±5V和±12V输出电压分别经电阻R38和R39加在电阻R40上，分出月4.3V电压加在TL494第1脚上，作为移动控制电路样品电压，与第2脚参考电压相比较（由电阻R35和R34对基准电压分压产生4.6V电压）。在TL494内部经电压比较器相比较，产生误差电压，再送到间歇期调整电路，通过控制脉冲宽度实现我的。取样电路及基准电压电路如图所示
PG信号产生电路
PG信号产生电路在主电源工作后，它有
一个从低电压经延时100ms左右跃变升高为约
5V的过程。PG信号产生电路大多采用电路比较
运算放大器构成，也有的由分立元件构成或使用
专用教材电路。
PG信号产生电路工作过程如下：见图
主电源开机
后，在+5V电源稳定
之前，TL494第3脚
输出低电平，通过R23
加到LM339第9脚
（同相输入端），由第
14脚输出低电压，通
过R24、R22加到
LM339第11脚。因
LM339第10脚由电
阻R21对基准电压分
压得到约1.5V电压，
因此，LM339第13
脚输出低电平，也就
是说输出PG信号为
低电平。此时，电脑
主机因PG信号为低
电平而不启动。当+5V
电压升高大于4.5V以后，TL494第3脚输出高电平约+3.2V送到LM339第9脚，并从LM339第14脚输出高电平约2.5V，经R24、R22加到LM339第11脚，从LM339第13脚输出约5V高电压，也就是输出了“电源好”的信号。最终经灰色线将PG信号送到电脑主板复位电路，主板开始工作。在这个过程中，C14起到了延时作用。
在电源断电时，因老板电容的作用，PG高电压信号下降速度较+5V快。也就是说，在+5V 还没有消失时，PG信号就从高电压降为OV，比+5V消失提前约100ms，使电脑在+5V电压消失之前结束应用程序，停止工作，以防不测。
保护电路
主电源的保护电路有过流保护电路、过压保护电路、欠压保护电路和缺相保护电路等。延迟开机保护过流检测信号从TL494第15脚输入，自动保护控制信号由D14送入TL494第4脚。
主电源输出的直流电压有±5V，±12V和3.3V 5组电压。如果由于某种原因，这5组电压缺少一组，就称为“缺相”；任一组电压过高称为过压。
见图所示：
为过压及缺相保护电路的综合采样电路，分别为±
5V，—12V及3.3V 4组电压进行检测。
正常情况下，C点电压（Vc）约为0.8V，LM339第5
脚电压约为0.45V。若任一路顺畅电压发生变化（过压、缺
相）都将引起C点及A点电压的改变，经D17送入LM339
第5脚（同相输入端）的电压也将发生改变（参考图）。若因
某种原因造成某路顺畅电压升高，例如+5V输出升高到5.4V、
+12V输出升高到13.2V、—12V或—5V升高到0V时，在
LM339第5脚上的电压也将随之升高到（或超过）1.2V，于
是在LM339第2脚输出端将产生5V左右的保护控制电压输
出，经D10（实物为4.7kΩ电阻）送到TL494第4脚的自动
保护控制端，通过脉宽调制电路将使驱动功率开关管的脉冲
宽度变为零，迫使功率转换电路停止工作，以保护主机及电源本身的安全。与此同时，LM339第5脚得到的电压经电阻R16与R15分压，经R12送到TL449第16脚（同相输入端）、TL494第15脚（反相输入端）的基准电压相比较产生控制电压，送到间歇期调整电路，同样迫使脉冲宽度变为零功率转换电路停止工作，由此实现过压和缺相保护。
该保护电路在迫使功率转换电路停止工作的同时，由TL494第3脚先行输出低电压，通过PG信号出生电路使LM339第13脚输出低电压PG信号（也就是无PG信号输出），电脑主机停止工作。
常见故障及其判断方法
1、主电源电路故障输出电压无检测交流电源
2、线路板故障（包括抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、开关振荡管、开关变压器、稳压控制电路、脉冲整流输出电路以及过压过流保护电路）检查各元器件是否有脱焊及短路现象。
开关稳压电源设计说明书 学生姓名： 学号： 专业班级：物电学院电子2班报告提交日期： 2014年5月20日 湖南理工学院物电学院
目录 一、设计任务及要求 (2) 1、设计任务 (2) 2、设计要求 (2) 二、基本原理与分析 (2) 三、方案设计 (5) 1、开关器件的选择 (5) 2、参数的设定 (5) 四、电路设计 (5) 1、电路整体设计 (5) 2、电路工作原理 (5) 五、总结 (7) 六、参考文献 (7)
一、设计任务及要求 1、设计任务 设计一手机开关型电池充电器，满足： （1）开关电源型充电； （2）输入电压220V，输出直流电压自定； （3）恒流恒压； （4）最大输出电流为:I max＝1.0 A; 2、设计要求 （1）合理选择开关器件； （2）完成全电路理论设计、绘制电路图； （3）撰写设计报告。 二、基本原理与分析 随着电子技术和集成电路的飞速发展，开关稳压电源的类型越来越多，分类方法也各不相同，如果按照开关管与负载的连接方式分类，开关电源可以分为串联型、并联型和变压器耦合（并联）型3种类型。下面分别对这三种类型的开关电源做一些简单的介绍。 （1）串联型。 图1所示的开关电源是串联型开关电源，其特点是开关调整管VT与负载R L串联。因此，开关管和续流二极管的耐压要求较低。且滤波电容在开关管导通和截止时均有电流，故滤波性能好，输出电压U0的纹波系数小，要求储能电感铁心截面积也较小。其缺点是：输出直流电压与电网电压之间没有隔离变压器，即所谓“热地盘”，不够安全；若开关管部短路，则全部输入直流电压直接加到负载上，会引起负载过压或过流，损坏元件。因此，输出端一般需加稳压管加以保护。 根据稳压条件可得：（U i-U0）T1/L=U0T2/L 即 U0=U1T1/（T1+T2）=（T1/T）U i，σ=T1/T 由上式可见，可以通过控制开关管激励脉冲的占空比σ来调整开关电源的输出电压U0。
单端反激开关电源原理与设计
单端反激开关电源原理与设计 林晓伟 (国电南瑞科技股份有限公司，江苏省南京市210061) 0 引言 近年来随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、继承化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。单端反激式变换器以其电路简单、可以高效提供直流输出等许多优点，特别适合设计小功率的开关电源。 本文简要介绍了Unitorde公司生产的电流型脉宽调制器UC3842，介绍了该芯片在单端反激式开关电源中的应用，对电源电路进行了具体分析。利用本文所述的方法设计的小功率开关电源已经应用在国电南瑞科技股份有限公司工业控制分公司自主研发的分散控制系统GKS-9000
中，运行状况良好，各项指标均符合实际工程的要求。 1 反激式开关电源基本原理 单端反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈(输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路)控制系统，就可以通过开关电源的PWM(脉冲宽度调制器)迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单。反激电路适应于小功率开关电源，其原理图如图1所示。
下面分析在理想空载的情况下电流型PWM的工作情况。与电压型的PWM比较，电流型PWM 又增加了一个电感电流反馈环节。 图中：A1为误差放大器；A2为电流检测比较器；U2为RS触发器；Uf为输出电压Uo的反馈取样，该反馈取样与基准电压Uref通过误差放大器A1产生误差信号Ue(该信号也是A2的比较箝位电压)。 设场效应管Q1导通，则电感电流iL以斜率Ui ／L线性增长，L为T1的原边电感，电感电流在无感电阻R1上采样u1=R1iL，该采样电压被送入电流检测比较器A2与来自误差放大器的Ue进行比较，当u1>Ue时，A2输出高电平，送到RS触发器U2的复位端，则两输入或非门U1输出低电平并关断Q1；当时钟输出高电平时，或非门U1始终输出低电平，封锁PWM，在振荡器输出时钟下降的同时，或非门U1的两输入均为低电平，则Q1被打开。
电路工作原理：该稳压电源由主回路、采样控制电路、驱动伺服系统、过电压检测及保护电路等组成。带有滑动臂的自耦变压器（又称调压器）的T1作为主回路，其输人端固定，输出端由伺服电动机M自动调节，以使输出电压保持稳定。此外，T1还给伺服电动机M、电源变压器T2、指示灯、采样控制、驱动电路提供工作电压。 电源变压器T2的一次与T1的输出端并联。当输出电压发生变化时，T2的二次电压也随之变化。这一变化的电压经二极管VD1～VD4桥式整流、电容C4滤波后变为直流加到由R4～R6、RP2组成的采样电路。采样电路的输出与R7、VZ2组成的基准电路的基准电压共同加至电压比较器A1、A2进行比较。比较结果会有以下三种情况。 （1）当T1输出电压为22V时，A1的第7脚与A2的第1脚均输出低电平，晶体管V2、V3截止，继电器K2、K3不动作，触点K2-1与K3-1不吸合，伺服电动机M不运转，使输出电压仍保持在220V的稳定值。 （2）当T1输出电压小于22V时，其采样电压值也随之降低，经过与基准电压相比较后，在A1的第7脚输出高电平，A2的第1脚输出低电平，导致晶体管V2导通，V3截止，故继电器K2吸合，K3释放，触点K2-1吸合，K3-1断开，使伺服电动机M向左转，带动T1的滑动臂向上转动，使输出电压升高。 （3）当T1输出电压大于22V时，采样电路输出的电压值也随之升高，经与基准电压相比较，在A1第7脚输出低电平，A2的第1脚输出高电平，晶体管V2截止，V3导通，K2不动作，K3吸合，触点K2-1断开，K3-1吸合，导致伺服电动机向右转，带动T1的滑动臂向下转动，使输出电压降低。 若电网电压过高，超出了本调压器的调节范围时，检测电路R2、R3与RP1输出的电压值使稳压二极管VZ1击穿，晶体管V1导通，继电器Kl吸合，其触点K1-1吸合，使交流接触器KM通电，其触点KM-1与KM-2均断开，切断输出电压进人采样控制电路，使伺服电动机M停止工作，有效地保护了负载和伺服电动机M。当电网电压恢复正常后，输出自动接通。 电路中，C1、C2为消火花电容器，VD5～VD7为保护二极管，HL为工作指示灯，RP1为过压调节电位器，RP2为稳压调节电位器。 元器件选择：A1、A2选用双运算放大器LM358。晶体管VI～V3选用3DG130B，β在60～85之间。电阻R1选用5W功率的，其余电阻选用1／6W金属膜电阻。继电器K1～K3选用JRX-13F-300Ω（DC12V）。交流电压表选用63T1-V-0～250V。交流电流表选用63T1-A-0～20A。其余元件按图所示选用即可。
viper22a工作原理 开关电源具有效率高的特性,而且开关电源的变压器体积比串联稳压型电源的要小得多,电源电路比较整洁,整机重量也有所下降,所以,现在的DVD机大都使用开关电源。电源电路正常是DVD机正常工作的基本保障。 1.开关电源的基本工作原理 开关电源的结构框图如图1。由对输出电压“取样”,并对基准源进行“比较”后控制“调整管”或“开关管”,此时开关电源的“开关管”相当于一个开关,开通时间由比较结果而定;当开关电源输出的电压太低时,通过“比较放大”控制“开关时间控制电路”使“开关管”开通时间变长,从而使输出的电压提升。 开关电源的核心部分是“开关管”和“变换器”组成的开关式直流-直流变换器。它把直流电压Ui(一般由输入市电经整流、滤波后获得)经开关管后变为有一定占空比的脉冲电压Ua,然后经整流滤波后得到输出的电压Uo。
图2所示是电源电路的实物图。图中右上角输入220V交流市电,先经电源滤波电路后用右下角的二极管进行整流,再经大电容滤波后输出直流。由于是对220V 交流信号进行整流滤波,所以二极管的耐压值要高,而电容的容量也要大,所以实物图中右下角的电容体积很大。整流滤波后得到的直流信号再经右边居中的开关电源IC转换成高频的交流信号,再经变压器耦合输出各路低电压的交流信号。由于变压器是工作在高频状态,所以其体积较小。耦合输出的各组交流信号经左边的二极管整流、电容滤波和三极管稳压或三端稳压电源稳压后输出各部分电路工作所需的直流电压。此电路由于采用了变压器并联耦合,而且比较放大电路反馈回脉冲调宽电路是利用光耦器件,即用光信号来传递信息,输入端与输出之间实现绝缘,是冷底盘机,其防触电的警告标志仅在电路板的右边。光耦跨接在有警告标志和无警告标志部分,起到传递信号而又能隔离前后级地线的作用。这种机型在维修主电路板时,由于主电路板与大地不相连,通常比较安全。但在测量后级电压时,不能使用前级的地线,否则所测电压将全部为0V。
开关式稳压电源的各种电路类型概述 1、基本电路 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间 比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路：电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD 1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。 单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。 单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。 ３．单端正激式开关电源 单端正激式开关电源的典型电路：这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。 在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于５０％。由于这 种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200 Ｗ的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。 ４．自激式开关稳压电源 自激式开关稳压电源的典型电路：这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。 当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2 中感应出使VT1 基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1 很快饱和。与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，致使VT1退出饱和区，Ic 开始减小，在L2 中感应出使VT1 基极为负、发射极为正的电压，使VT1 迅速截止，这时二极管VD1导通， 高频变压器Ｔ初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时，L2中没有感应电压，直流供电输人电压又 经R1给C1反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器Ｔ的次级绕组向负载输出所需要的电压。 自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从，也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态，具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源，亦适 用于小功率电源。 ５．推挽式开关电源 推挽式开关电源的典型电路：它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电
开关稳压电源设计报告 成员名字：方愿岭段洁斐梅二召 摘要：为提高电源的利用效率和缩小设计电源的尺寸，本文介绍一种含有MC3406集成芯片的开关稳压电源，并对成芯片内部结构和外部电路作简要介绍，最终给出一个完整的开关稳压电路设计电路并对电路作具体论证最终完成开关稳压电源的实物制作。 A switching power supply design report Abstract:In order to improve the efficiency in the use of the power supply and reduce the size of the power source design, this paper introduces a kind of contains MC34063 integrated chips of a switching power supply, and the integrated chip internal structure and external circuit is briefly introduced, finally give a complete a switching circuit design circuit to make concrete demonstration and circuit switching power supply finally complete the making of objects. 关键词：开关稳压电源；整流滤波电路；PWM控制电路；MC34063 引言 电源是各种电子设备的核心，因此电源的优劣直接关系到电子设计的好坏。另外电子设计者不得不考虑的一个问题就是效率问题，所
开关电源入门必读：开关电源工作原理超详细解析 第1页：前言：PC电源知多少 个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Sw itching Mode P ow er Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（sw itching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”） 配图1：标准的线性电源设计图
配图2：线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/W ii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。 事实上，终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案：闭回路系统（closed loop system）——负责控制开关管的电路，从电源的输出获得反馈信号，然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器（这个方法称作PW M，Pulse W idth Modulation，脉冲宽度调制）。所以说，开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整，从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量，而且降低发热量。 反观线性电源，它的设计理念就是功率至上，即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下，结果产生高很多的热量。 第2页：看图说话：图解开关电源 下图3和4描述的是开关电源的PW M反馈机制。图3描述的是没有PFC(P ow er Factor Correction，功率因素校正)电路的廉价电源，图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。 图3：没有PFC电路的电源 图4：有PFC电路的电源 通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处：一个具备主动式PFC电路而另一个不具备，前者没有110/220V转换器，而且也没有电压倍压电路。下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。
LDO稳压器工作原理 随着便携式设备（电池供电）在过去十年间的快速增长，像原来的业界标准 LM340 和 LM317 这样的稳压器件已经无法满足新的需要。这些稳压器使用NPN 达林顿管，在本文中称其为NPN 稳压器（NPN regulators）。预期更高性能的稳压器件已经由新型的低压差（Low-dropout）稳压器（LDO）和准LDO稳压器（quasi-LDO）实现了。 (原文：Linear Regulators: Theory of Operation and Compensation ) NPN 稳压器（NPN regulators） 在NPN稳压器（图1：NPN稳压器内部结构框图）的内部使用一个 PNP管来驱动 NPN 达林顿管（NPN Darlington pass transistor），输入输出之间存在至少1.5V～2.5V的压差（dropout voltage）。这个压差为： Vdrop ＝ 2Vbe ＋Vsat（NPN 稳压器） （1） LDO 稳压器（LDO regulators） 在LDO(Low Dropout)稳压器（图2：LDO稳压器内部结构框图）中，导通管是一个PNP 管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降，满载（Full-load）的跌落电压的典型值小于500mV，轻载（Light loads）时的压降仅有10～20mV。LDO的压差为： Vdrop ＝ Vsat （LDO 稳压器） （2） 准LDO 稳压器（Quasi-LDO regulators） 准LDO（Quasi-LDO）稳压器（图3：准 LDO 稳压器内部结构框图）已经广泛应用于某些场合，例如：5V到3.3V 转换器。准LDO介于NPN 稳压器和LDO 稳压器之间而得名， 导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。 因此，它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间：
全国大学生电子设计大赛 稳 压 电 源 设 计 报 告
稳压电源 摘要： 本稳压电源，由变压器次级绕组接入，通过桥式整流和电容滤波，经过 LM7812、LM7912稳压，形成典型的双电源稳压电路，输出±12V 100mA电流。桥式整流后的电压，经过LM2576降压后，输出+5V电压，给后一级的LDO稳压电路供电，AS1117在满载（800mA）时，压差仅1.2V。用+5V供电，可以保证其工作在线性状态，3.3V输出稳定。 关键字： LM7812、LM7912、LM2576、AS1117 Abstract: The regulated power supply, the transformer secondary windings access, through the bridge rectifier and capacitor filter, through the LM7812, LM7912 voltage regulator, the formation of double power supply circuit, the output current of the 100mA + 12V. After the bridge rectifier voltage, through the LM2576 step-down, output +5V voltage, LDO voltage regulator circuit power level to, AS1117 at full load (800mA), pressure difference is only 1.2V. With +5V power supply, can ensure that the work in the linear state, the 3.3V output stability. Keywords: LM7812、LM7912、LM2576、AS1117
电刷式交流稳压器工作原理 一.稳压器的分类 按调压方式不同分类可分为三类 电子感应式油式稳压器 干式接触式调压稳压器(直接调压稳压器和补偿式调压稳压器) 干式无触点调压式稳压器(一般是带补偿的稳压器) 二.稳压器的分类: 按电源使用环境不同分类可分为两类 单相交流稳压器 三相交流稳压器 三.以干式接触式调压稳压器为例分析稳压器工作原理: 单相交流稳压器原理分析 1.单相SVC直接调压稳压器原理分析 图二
A点为单相稳压器输入侧,B点为单相稳压器的输出侧. 其实这一类用调压器直接调压式的稳压器就是利用自耦变压器的原理做成的.图中AN 侧就是自耦变压器的输入侧,BN侧就是自耦变压器的输出侧,如果输入电压高于输出设置点220V时,这个自耦变压器就工作在降压状态,如果输入电压低于220V时,这个自耦变压器就工作在升压状态.(图中所示就是处在降压状态) 这种稳压器不同于自耦变压器的主要是输入点A是可以由0V到250V之间任意滑动.这样就可以随时调整输入电压的输入点来满足输出电压的恒定.一般我们把输入侧A点叫做滑臂,它由电机通过减速装置来驱动,电机的转向由稳压控制电路来控制完成. 稳压器的取样电路时刻监视稳压器的输出两点间电压,输出电压升高时,控制电机朝自耦变压器降压的方向移动,(如图二)当输出电压达到所要的电压时,停止控制电机运动.反之控制电路则控制电机朝自耦变压器升压的方向转动.(图三)达到所要的电压时停止.
图二 图三 此类稳压器的容量大小全部由这个输出电压可以变压器的自耦变压器来承担,但由于它制造工艺的影响,它不能做得很大,只能适应小功率的场合.要相把稳压器的功率做得更大,就要加入补偿变压器来实现稳压器的功率扩大 2.单相补偿式稳压器原理分析(图四)
一.稳压器的分类 按调压方式不同分类可分为三类 电子感应式油式稳压器 干式接触式调压稳压器(直接调压稳压器和补偿式调压稳压器) 干式无触点调压式稳压器(一般是带补偿的稳压器) 二.稳压器的分类: 按电源使用环境不同分类可分为两类 单相交流稳压器 三相交流稳压器 三.以干式接触式调压稳压器为例分析稳压器工作原理: 单相交流稳压器原理分析 1.单相SVC直接调压稳压器原理分析 图二 A点为单相稳压器输入侧,B点为单相稳压器的输出侧. 其实这一类用调压器直接调压式的稳压器就是利用自耦变压器的原理做成的.图中AN侧就是自耦变压器的输入侧,BN侧就是自耦变压器的输出侧,如果输入电压高于输出设置点220V时,这个自耦变压器就工作在降压状态,如果输入电压低于220V时,这个自耦变压器就工作在升压状态.(图中所示就是处在降压状态) 这种稳压器不同于自耦变压器的主要是输入点A是可以由0V到250V之间任意滑动.这样就可以随时调整输入电压的输入点来满足输出电压的恒定.一般我们把输入侧A点叫做滑臂,它由电机通过减速装置来驱动,电机的转向由稳压控制电路来控制完成. 稳压器的取样电路时刻监视稳压器的输出两点间电压,输出电压升高时,控制电机朝自耦变压器降压的方向移动,(如图二)当输出电压达到所要的电压时,停止控制电机运动.反之控制电路则控制电机朝自耦变压器升压的方向转动.(图三)达到所要的电压时停止.
图二 图三 此类稳压器的容量大小全部由这个输出电压可以变压器的自耦变压器来承担,但由于它制造工艺的影响,它不能做得很大,只能适应小功率的场合.要相把稳压器的功率做得更大,就要加入补偿变压器来实现稳压器的功率扩大 2.单相补偿式稳压器原理分析(图四)
可调直流稳压电源的工 作原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
可调直流稳压电源设计 摘要 可调直流稳压电源是采用当前国际先进的高频调制技术，其工作原理是将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，同时扩大了目前直流电源供应器的应用。直流稳压电源的控制芯片是采用目前比较成熟的进口元件，功率部件采用现国际上最新研制的大功率器件，可调直流稳压电源设计方案省去了传统直流电源因工频变压器而体积笨重。与传统电源相比高频直流电源就较具有体积小、重量轻、效率高等优点，同时也为大功率直流电源减小体积创造了条件，此电源又称高频可调式开关电源。可调直流稳压电源保护功能齐全，过压、过流点可连续设置并可预视，输出电压可通过触控开关控制。 关键词：开关稳压电源；开关变压器；高频直流电源 目录
1可调直流稳压电源 可调直流稳压电源的工作原理 参数稳压器在输入交流电压150V-260V时，输出稳压在220V效果效于和高于这个范围，其效率要下降。采用单片微机进行第一步控制，使310V以下和90V以上的输入电压，调整控制在190V—250V范围，再用参数稳压器进行稳压效果很好。 由市电输入的交流电压变化波动很大，经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后，送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。 直流开关稳压电源的功率小，但能把60-320V的交流电压娈换成+5V，+12V，-12V 的直流电压。+5V电压供给单片微机使用，±12V电压供给控制电路的大功率开关模块使用。 单片微机把取样电路采集到的输入电压数据，分析判断并发出控制信号送到触发电路，控制调节输出电压。 控制执行电路由SSR过零开关大功率模块和带抽头的自耦变压器组成。SSR之间采用RC吸收电路吸收过电压和过电流，使SSR在开关时不会损坏。控制执行电路把 90-310V的输入电压控制在190V-240V范围，再送到参数稳压器进行精确稳压。 参数稳压器由电感和电容组成LC振荡器，振荡频率50HZ。无论市电怎么变化，其振荡频率不会改变，因此输出电压不会变化，稳压精度高。即使输入电压波形失真很大，经参数稳压器振荡输出后却是标准的正弦波，因此稳压电源有强的抗干扰能力和净化能力。
电子课程设计 开关型直流稳压电源 摘要
【摘要】本次设计的主要目的是实现一个开关电源，开关电源在日常生活中应用非常广泛，比如电视机、电脑、冰箱以及其他常用的电子产品都需要开关电源，如今是数字化时代，用单片机实现电子产品十分方便，所以在这次设计中使用了单片机实现。在这次设计文档中，详细阐述了开关电源与线性电源的比较，方案论证，总体结构设计，并附以相关电路图表示，最后生成相关了PCB 电路图。 【关键词】线性，半导体，开关，储能，转换，控制，滤波，分压 一、开关电源方案设计 开关电源是指调整管工作在开关方式，即导通和截止状态的稳压电源，缩写为SPS （Switching Power Supply ）。开关电源的核心部分是一个直流变换器。利用直流变换器可以把一种直流电压变成极性、数值不同的多种直流电压。 图2.1所示电路的工作过程为：假设基准电压为5v ，由于电网波动导致输入电压减小，那么输出电压也将会减少，此时，所采样的电压将减小，假设为4.9v ，误差为0.1v ，经过比较放大后，脉冲调制电路根据这个误差，提高占空比使输出电压增大，同理，当由于电网波动导致输出电压增大时，脉冲调制电路降低占空比使输出电压减小，以此来控制输出电压的稳定。 图2.1开关电源原理框图 方案1 方案1：单片机通过数模转换输出一个电压，用作电源的基准电压，电源可以通过键盘预置输出电压，单片机不加入反馈控制，电源仍要使用专门的PWM 控制芯片，工作过程为：当通过键盘预置电压时，单片机通过D/A 芯片输出一个电压作为控制芯片的基准电压，这个基准电压可以使得控制芯片按照预置电压值，来输出控制脉冲，以输出期望输出电压。 整流 滤波 电路 开关管 滤波电路 采样电路 比较放大 脉冲调宽 输出 输入 基准电压 + - + -
开关电源的设计 同组参与者：李方舟、周恒、张涛开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和 调频试两种，实际应用中，而调宽式应用的较多，在 目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也 为脉宽调制（PWM）型。 开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电 压变化范围宽，节约能耗等优点。 开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开 通时间和工作周期的比值即占空比来改变输出电压； 通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率 调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期 恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式，因为 周期恒定，滤波电路的设计比较简单，也是应用能够 最广泛的调制方式。开关稳压电源的主要结构框架如 图1-1所示，有隔离变压器产生一个15-18V的交流电 压，在经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然 后再经过DC—DC变换，由PWM的驱动电路去控 制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源， 如图1-1所示；
图1-1 一开关转换电路 1：滤波电路 输入滤波电路具有双向隔离作用，它可以抑制交流电网输入的干扰信号，同时也防止开关电源工作时产生的谐波和电磁干扰信号影响交流电网。如图1-2所示滤波电路中C1用以滤除直流份量中的交流成分，隔离电容应选用高频特性较好的碳膜电容,电阻R给电容提供放电回路，避免因电容上的电荷积累而影响滤波器的工作特性，C2、C3跨接在输出端，能有效地抑制共模干扰，为了减小漏电流C2、C3宜选用陶瓷电容器. 图1-2 2.电压保护电路 如图1-3所示为输出过压保护电路。稳压管VS的
击穿电压稍大于输出电压额定值，输出电压正常时，VS不导通，晶闸管VS的门极电压为零，不导通，当输出过压时，VS击穿，VS受触发导通，使光电耦合器输出三极管电流增大，通过UC3842控制开关管关断。 图1-3 输出过压保护电路 3.电压反馈电路 电压反馈电路如图1-4所示。输出电压通过集成稳压器TL431和光电耦合器反馈到的1脚，调节R1 R2的分压比可设定和调节输出电压，达到较高的稳压精度。如果输出电压U0升高，集成稳压器TL431的阴极到阳极的电流在增大,UC3842的输出脉宽相应变窄，输出电压U0变小,同样，如果输出电压U0减小，可通过反馈调节使之升高。
知识原理要点 直流稳压电源原理框图如图4－1 所示。 四、实验原理 图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vo 的变化，从而维持输出电压基本不变。 当输入电压(VI)改变时，能自动调节(VCE)电压的大小，使输出电压(Vo)保持恒定。例如：VI↑→Vo↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→Vo↓ VI是整流滤波后的电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF为基准电压，它由稳压管Dz与限流电阻R构成。R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。
工作原理图及功能方框图 假设由于某种原因（如电网电压波动或者负载电阻变化等）使输出电压上升，取样电路将这一变化趋势送到比较放大管的基极，与发射极基准电压进行比较，并且将二者的差值进行放大，比较放大管的基电极电位（即调整管的基极电位）降低。由于调整管采用射极输出形式，所以输出电压必然降低，从而保证Uo基本稳定。 稳压电路由于直接用输出电压的微小变化量去控制调整管。其控制作用较小，所以，稳压效果不好。如果在电路中增加一级直流放大电路，把输出电压的微小变化加以放大，再去控制调整管，其稳压性能便可大大提高，这就是带放大环节的串联型稳压电路。 当输入电压Ui增大(或减小)时，串联型稳压电路的稳压原理可用电路来说明。图中可变电阻R与负载RL相串联。若RL不变。增大(或减小)R值使输入电压Ui变化全部降落在电阻R
开关稳压电源 摘要：本设计应用隔离型回扫式DC-DC电源变换技术完成开关稳压电源的设计及制作。系统主要由整流滤波电路，DC-DC变换电路，单片机显示与控制电路三部分组成。开关电源的集成控制由脉宽调制控制芯片UC3843及相关电路完成，利用单片机进行D/A转换，完成对输出电压的键盘设定和步进调整，同时由单片机A/D采集数据利用数码管显示出输出电压和电流。系统具有输出电压可调范围宽、噪声纹波电压低和DC-DC变换效率高等特点。此外，该系统还具有过流保护功能，排除过流故障后，电源能自动恢复为正常状态。 关键字：DC- DC，整流滤波，脉宽调制，A/D采集，D/A转换Abstract：The stabilized voltage switching supply is designed and manufactured by DC-DC power transfer with isolation and feedback. The supply includes rectification and filtering circuit, DC-DC transfer unit, controller controlling circuit and liquid crystal display module. The swiching supply is controlled by pulse width modulation IC UC3843. The output voltage can be regulated step by step by a microcontroller, a key and a D/A converter. The output voltage and current of the switching supply are collected by a A/D converter and displayed in Nixie tubes. The switching supply have some advantage such as wide output voltage, low noise ripple, high transfer efficiency. In addition, the swiching supply can realize current foldback. Keyword：DC-DC transfer, rectification and filtering, , microcontroller, A/D collecting dat a，D/A converting 一、方案论证 图1为开关电源系统的结构图，从图中可以看出，系统分为三个部分：电路电源、控制回路和显示设定部分。
交流净化稳压电源原理及维修技术 1.概述 目前我国的供电电压仍然存在较大的波动。在用电高峰期电压不足180V，负荷最小时电压高达240V以上，波动范围一般在-20%～+10%之间，而一些城镇农村的小电网电压波动范围更大，为140～250V(-40%～+15%)。对于拥有大批进口、精密贵重仪器设备的单位来说，电压波动将造成很大的危害。某校实验室在一次实验中，电压突然异常升高，几乎所有开启的设备包括一台美国进口的液相色谱仪，都受到不同程度的损坏。仅色谱仪的维修就花费3600美元(合人民币3万余元)，而且实验教学、科研项目研究长时间中断，后果极为严重。配有交流稳压电源的另一实验室当电压异常时，除交流稳压电源报警外，无任何设备损坏。可见，交流稳压电源除稳压外，对负载也起了一定的保护作用。因此，交流稳压电源越来越受到人们的重视，并成为各单位的必配设备。 交流稳压电源有多种，但有的因性能指标等各方面原因已基本淘汰。取而代之的是近几年发展迅速的交流净化稳压电源，该电源的基本原理与可控硅移相调压式比较相似。下面以江苏淮阴仪器仪表厂生产的亚光牌JJW2系列交流净化稳压电源为例介绍，该电源采用先进的正弦能量分配技术、功率滤波器技术综合设计，集稳压与抗干扰功能为一体。具有可靠性、精度、效率高，稳压范围宽、抗干扰能力强等优点。曾多次获奖，市场份额较大，具有一定的代表性。 2.工作原理 交流净化稳压电源由调整电路、零脉冲产生电路、同步锯齿波发生电路、脉宽调制驱动放大电路、误差取样放大电路、直流稳压电源、过压保护电路等部分组成，见图1。
图1 交流净化稳压电源工作框图 交流净化稳压电源原理图如图2。自耦变压器T1、双向可控硅SCR、电感L1、三次谐波和五次谐波滤波器等构成调整电路。L1与SCR相串联组成一个随SCR导通角(0°～180°)改变的可变电感，且与L3、C1的串联电路并联构成一个可变电抗器。自耦变压器T1的初级与可变电抗器串联接入市电，输出交流电压为市电电压与T1次级电压的矢量和。R1、R2、D1～4、光电耦合器IC1(4N25)构成零脉冲发生电路。D1～4是一个桥式整流电路，它将L1与SCR串联电路两端的50Hz交流电压整流成100Hz的单向脉动电压，输入IC1的1、2脚，于是在IC1的5脚输出正向零脉冲电压到IC2的2、6脚。IC2(NE555)、R3～4、Q1、D5、D6、C10构成锯齿波发生电路。当IC2的2、6脚输入过零脉冲前，IC2-7脚呈高阻态，C10由Q1、D5、D6、R3、R4构成的恒流源电路充电，C10上的电压线性上升；当IC2的2、6脚输入过零脉冲时IC2-7脚呈低阻态，C10放电，零脉冲过后IC2-7脚又呈高阻态，C10充电。这样，IC2-7脚输出与零脉冲同步的锯齿波至IC3(LM324)-10脚，变压器B2、桥式整流D13～16、W2、R13～14、C7～8构成取样电路。它输出一个与交流输出电压成正比的误差信号电压至运算放大器IC3-12脚同相端进行放大。脉宽调制驱动放大电路由运算放大器IC3的8、9、10脚，Q3等组成；同样端10脚输入来自IC2-7脚的同步锯齿波电压；反相端9脚输入误差取样放大的直流信号；IC3-8脚输出宽度受控的脉冲电压经Q3放大后触发双向可控硅。变压器B2，桥式整流D9～12，滤波电容C5～6，三端稳压IC4(7812)构成直流稳压电源，给有关电路提供12V电源。 图2 JJW系列精密交流净化稳压电源原理图 交流净化电源的稳压过程：当输出电压升高时，桥式整流D13～16输出的误差取样电压升高，运算放大器IC3同相端12脚电压升高，IC3-14脚输出到脉宽调制器IC3的反相端9脚的电压升高，IC3同相端10脚输入的同步锯齿波电压幅度不变，
四川教育学院应用电子设计报告 课程名称：Protel99 电路设计系部：物理与电子技术系专业班级：应用电子技术0901 学生姓名：x x x 学号： 指导教师： 完成时间：
开关电源电路设计报告 一. 设计要求： 直流稳定电源主要包括线性稳定电源和开关型稳定电源，由于开关稳压电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠，适用性强，故选择设计可调开关稳压电源，其具体设计要求如下： （1）．所选元器件和电路必须达到在一定范围内输出电压连续可调，输出电压U0=+6V —— +9V连续可调，输出额定电流为500mA； （2）．输出电压应能够适应所带负载的启动性能,且输出电压短路时，对各元器件不会产生影响； （3）．电路还必须简单可靠，有过流保护电路，能够输出足够大的电流。 二.方案选择及电路的工作原理 方案一： 首先用一个桥式整流电路将输入的交流电压变成直流电压，然后经过电容滤波，然后在经过一个NPN型三级管Q1调整管，最后整过电路形成一个通路，达到最终的效果。 方案二： 开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效
应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件[6]。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。 为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。 在短路电流出现时，为了避免关断电流的过大形成过电压，导致IGBT 锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。 在设计降栅压保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如7.5V），降栅压速度不要太快，一般可采用2μs下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如5V以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。 为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇“打嗝”的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。下面是几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。 利用IGBT的Vce设计过流保护电路