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摘要
1、開(kāi)關(guān)電源概述
2、開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展
3、開(kāi)關(guān)電源的基本構(gòu)成及分類(lèi)
4、開(kāi)關(guān)電源的電路組成及功能
開(kāi)關(guān)電源的PWM
1、開(kāi)關(guān)電源PWM的五種反饋控制模式
2、三種經(jīng)典型號(hào)控制集成芯片：UC3842、TL494、SG3525
開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性與可靠性
開(kāi)關(guān)電源的電磁電磁兼容技術(shù)
開(kāi)關(guān)電源的噪聲
開(kāi)關(guān)電源的EMC設(shè)計(jì)
開(kāi)關(guān)電源的計(jì)算機(jī)輔助分析與計(jì)算
直流開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)
直流開(kāi)關(guān)電源原理及特點(diǎn)
直流開(kāi)關(guān)電源的保護(hù)
六、參考文獻(xiàn)
開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)相關(guān)
電源，即提供電能的設(shè)備，主要分三類(lèi)：一次電源（將其它能量轉(zhuǎn)換為電能），二次電源和蓄電池。其中，二次電源指的是把輸入電源（由電網(wǎng)供電）轉(zhuǎn)換為電壓、電流、頻率、波形及在穩(wěn)定性、可靠性（含電磁兼容，絕緣散熱，不間斷電源，智能控制）等方面符合要求的電能供給負(fù)載。電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源。開(kāi)關(guān)電源由于具有效率高、體積小、重量輕的特點(diǎn)，近年來(lái)獲得了飛速發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化，并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。
開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和功率開(kāi)關(guān)器件（如MOS-FET）等構(gòu)成。簡(jiǎn)單的說(shuō)：就是開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源。開(kāi)關(guān)電源把直流電源或交流電源通過(guò)它可以獲得一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓源。它具有效率高，輸出電壓穩(wěn)定，交流紋波小，體積小和重量輕的許多優(yōu)點(diǎn)。
開(kāi)關(guān)電源主要包括輸入電網(wǎng)濾波器、輸入整流濾波器、變換器、輸出整流濾波器、控制電路、保護(hù)電路。它們的功能是：
輸入電網(wǎng)濾波器：消除來(lái)自電網(wǎng)，如電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、電器的開(kāi)關(guān)、雷擊等產(chǎn)生的干擾，同時(shí)也防止開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的高頻噪聲向電網(wǎng)擴(kuò)散。
輸入整流濾波器：將電網(wǎng)輸入電壓進(jìn)行整流濾波，為變換器提供直流電壓。
變換器：是開(kāi)關(guān)電源的關(guān)鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電壓，并且起到將輸出部分與輸入電網(wǎng)隔離的作用。
輸出整流濾波器：將變換器輸出的高頻交流電壓整流濾波得到需要的直流電壓，同時(shí)還防止高頻噪聲對(duì)負(fù)載的干擾。
控制電路：檢測(cè)輸出直流電壓，并將其與基準(zhǔn)電壓比較，進(jìn)行放大。調(diào)制振蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。
保護(hù)電路：當(dāng)開(kāi)關(guān)電源發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流短路時(shí)，保護(hù)電路使開(kāi)關(guān)電源停止工作以保護(hù)負(fù)載和電源本身。
現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源有兩種：一種是直流開(kāi)關(guān)電源；另一種是交流開(kāi)關(guān)電源。
PWM開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源基本工作原理就是在輸入電壓變化、內(nèi)部參數(shù)變化、外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過(guò)被控制信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通脈沖寬度，使得開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓或電流等被控制信號(hào)穩(wěn)定。PWM的開(kāi)關(guān)頻率一般為恒定，控制取樣信號(hào)有：輸出電壓、輸入電壓、輸出電流、輸出電感電壓、開(kāi)關(guān)器件峰值電流。由這些信號(hào)可以構(gòu)成單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)流及恒定功率的目的，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)一些附帶的過(guò)流保護(hù)、抗偏磁、均流等功能。對(duì)于定頻調(diào)寬的PWM閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，主要有五種PWM反饋控制模式
開(kāi)關(guān)電源PWM的五種反饋控制模式
1、電壓模式控制PWM(VOLTAGE-MODECONTROLPWM)：2.峰值電流模式控制PWM(PEAKCURRENT-MODECONTROLPWM)：3.平均電流模式控制PWM(AVERAGECURRENT-MODECONTROLPWM)：
4.滯環(huán)電流模式控制PWM(HYSTERETICCURRENT-MODECONTROLPWM)：5.相加模式控制PWM(SUMMING-MODECONTROLPWM)：
開(kāi)關(guān)電源的PWM專(zhuān)用芯片有三個(gè)經(jīng)典型號(hào):UC3842,TL494,SG3525
UC3842是電流模式八腳單端PWIVI控制芯片，其內(nèi)部電路框圖如圖所示，主要由基準(zhǔn)電壓發(fā)生器、欠電壓保護(hù)電路、振蕩器、PWM閉鎖保護(hù)、推挽放大電路、誤差放大器及電流比較器等電路組成。該控制芯片與外圍振蕩定時(shí)器件、開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器可構(gòu)成功能完善的他勵(lì)式開(kāi)關(guān)電源。
直流穩(wěn)壓電源是一種常見(jiàn)的電子儀器，廣泛地應(yīng)用于電子電路、教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源，利用分立器件組成，其體積大，效率低，可靠性性差，操作使用不方便，自我保護(hù)功能不夠，因而故障率高。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設(shè)備對(duì)穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高，穩(wěn)壓電源不斷朝著小型化，高效率，低成本，高可靠性，低電磁干擾，模塊化和智能化方向發(fā)展。以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計(jì)制造出來(lái)的新一代智能穩(wěn)壓電源不但電路簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計(jì)算和控制能力，利用它對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少由于騷擾信號(hào)和模擬電路引起的誤差，大大提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了對(duì)模擬電路的要求。智能穩(wěn)壓電源可利用單片機(jī)設(shè)置周密的保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保電源運(yùn)行可靠。輸出電壓和限定電流采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤(pán)方式，電源的外表美觀，操作使用方便，具有較高的使用價(jià)值。
控制和保護(hù)電路主要處理信號(hào)，屬于“弱電”電路，但它控制著主電路中的開(kāi)關(guān)器件，一旦出現(xiàn)失誤，將造成嚴(yán)重的后果，使電源停止工作或損壞。電源的很多指標(biāo)，如穩(wěn)壓穩(wěn)流精度、紋波、輸出特性等也與控制電路相關(guān)
開(kāi)關(guān)電源主要有以下特點(diǎn)：
體積小、重量輕：由于沒(méi)有工頻變壓器，所以體積和重量只有線性電源的20～30%。
功耗小、效率高：功率晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，所以晶體管上的功耗小，轉(zhuǎn)化效率高，一般為60～70%，而線性電源只有30～40%。
開(kāi)關(guān)電源的電路組成：
開(kāi)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、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)欠壓保護(hù)電路、輸出過(guò)流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。
開(kāi)關(guān)電源的電路組成方框圖如下：
輸入電路的原理及常見(jiàn)電路：
AC輸入整流濾波電路原理：
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(guò)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(guò)大，F(xiàn)1、F2、F3會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。
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(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開(kāi)啟瞬間，要對(duì)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阻值減小（RT1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常工作。
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。
DC輸入濾波電路原理：
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(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)進(jìn)行抑制，防止對(duì)電源干擾，同時(shí)也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。C3、C4為安規(guī)電容，L2、L3為差模電感。
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(jí)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(méi)有柵極電壓不導(dǎo)通，RT1將會(huì)在很短的時(shí)間燒毀，以保護(hù)后級(jí)電路。
功率變換電路：
MOS管的工作原理：目前應(yīng)用最廣泛的絕緣柵場(chǎng)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(chēng)為表面場(chǎng)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(lái)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。
常見(jiàn)的原理圖：
3、工作原理：
R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩沖器，和開(kāi)關(guān)MOS管并接，使開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力減少，EMI減少，不發(fā)生二次擊穿。在開(kāi)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(cè)得的電流峰值信號(hào)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(kāi)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(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)速度。R1過(guò)小，易引起振蕩，電磁干擾也會(huì)很大；R1過(guò)大，會(huì)降低開(kāi)關(guān)管的開(kāi)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(zhǎng)，變壓器所儲(chǔ)存的能量也就越多；當(dāng)Q1截止時(shí)，變壓器通過(guò)D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時(shí)也達(dá)到了磁場(chǎng)復(fù)位的目的，為變壓器的下一次存儲(chǔ)、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(kāi)關(guān)變壓器，TR1為電流環(huán)。
輸出整流濾波電路：
正激式整流電路：
T1為開(kāi)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。
反激式整流電路：
T1為開(kāi)關(guān)變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為整流二極管，R1、C1為削尖峰電路。L1為續(xù)流電感，R2為假負(fù)載，C4、L2、C5組成π型濾波器。
同步整流電路：
工作原理：當(dāng)變壓器次級(jí)上端為正時(shí)，電流經(jīng)C2、R5、R6、R7使Q2導(dǎo)通，電路構(gòu)成回路，Q2為整流管。Q1柵極由于處于反偏而截止。當(dāng)變壓器次級(jí)下端為正時(shí)，電流經(jīng)C3、R4、R2使Q1導(dǎo)通，Q1為續(xù)流管。Q2柵極由于處于反偏而截止。L2為續(xù)流電感，C6、L1、C7組成π型濾波器。R1、C1、R9、C4為削尖峰電路。
穩(wěn)壓環(huán)路原理：
1、反饋電路原理圖：
2、工作原理：
當(dāng)輸出U0升高，經(jīng)取樣電阻R7、R8、R10、VR1分壓后，U1③腳電壓升高，當(dāng)其超過(guò)U1②腳基準(zhǔn)電壓后U1①腳輸出高電平，使Q1導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管發(fā)光，光電三極管導(dǎo)通，UC3842①腳電位相應(yīng)變低，從而改變U1⑥腳輸出占空比減小，U0降低。
當(dāng)輸出U0降低時(shí)，U1③腳電壓降低，當(dāng)其低過(guò)U1②腳基準(zhǔn)電壓后U1①腳輸出低電平，Q1不導(dǎo)通，光耦OT1發(fā)光二極管不發(fā)光，光電三極管不導(dǎo)通，UC3842①腳電位升高，從而改變U1⑥腳輸出占空比增大，U0降低。周而復(fù)始，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。調(diào)節(jié)VR1可改變輸出電壓值。
反饋環(huán)路是影響開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定性的重要電路。如反饋電阻電容錯(cuò)、漏、虛焊等，會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，故障現(xiàn)象為：波形異常，空、滿(mǎn)載振蕩，輸出電壓不穩(wěn)定等。
六、短路保護(hù)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(gè)安全范圍內(nèi)，它可以用多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)限流電路，當(dāng)功率限流在短路時(shí)不起作用時(shí)，只有另增設(shè)一部分電路。
2、短路保護(hù)電路通常有兩種，左圖是小功率短路保護(hù)電路，其原理簡(jiǎn)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(guò)TL431基準(zhǔn)，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(dòng)，周而復(fù)始。當(dāng)短路現(xiàn)象消失后，電路可以自動(dòng)恢復(fù)成正常工作狀態(tài)。
3、右圖是中功率短路保護(hù)電路，其原理簡(jiǎn)述如下：
當(dāng)輸出短路，UC3842①腳電壓上升,U1③腳
電位高于②腳時(shí)，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(guò)⑤腳基準(zhǔn)電壓時(shí)
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(shí)間常數(shù)，
阻值不對(duì)時(shí)短路保護(hù)不起作用。
4、左圖是常見(jiàn)的限流、短路保護(hù)電路。其工作原理簡(jiǎn)述如下：
當(dāng)輸出電路短路或過(guò)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(guò)1V時(shí)，UC3842關(guān)閉無(wú)輸出。
5、右圖是用電流互感器取樣電流的保護(hù)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(jiǎn)述如下：
輸出電路短路或電流過(guò)大，TR1次級(jí)線圈感
應(yīng)的電壓就越高，當(dāng)UC3842③腳超過(guò)1伏，UC3842
停止工作，周而復(fù)始，當(dāng)短路或過(guò)載消失，電路自行恢復(fù)。
七、輸出端限流保護(hù)：
左圖是常見(jiàn)的輸出端限流保護(hù)電路，其工作原理簡(jiǎn)述如下：
當(dāng)輸出電流過(guò)大時(shí)，RS（錳銅絲）兩端電壓上升，U1③腳電壓高于②腳基準(zhǔn)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(dá)到輸出過(guò)載限流的目的。
八、輸出過(guò)壓保護(hù)電路的原理：
輸出過(guò)壓保護(hù)電路的作用是：當(dāng)輸出電壓超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，把輸出電壓限定在一安全值的范圍內(nèi)。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部穩(wěn)壓環(huán)路出現(xiàn)故障或者由于用戶(hù)操作不當(dāng)引起輸出過(guò)壓現(xiàn)象時(shí)，過(guò)壓保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)以防止損壞后級(jí)用電設(shè)備。應(yīng)用最為普遍的過(guò)壓保護(hù)電路有如下幾種：
1、可控硅觸發(fā)保護(hù)電路：
如圖，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(duì)地短路，過(guò)流保護(hù)電路或短路保護(hù)電路就會(huì)工作，停止整個(gè)電源電路的工作。當(dāng)輸出過(guò)壓現(xiàn)象排除，可控硅的控制端觸發(fā)電壓通過(guò)R對(duì)地泄放，可控硅恢復(fù)斷開(kāi)狀態(tài)。
2、光電耦合保護(hù)電路：
如右圖，當(dāng)Uo有過(guò)壓現(xiàn)象時(shí)，
穩(wěn)壓管擊穿導(dǎo)通，經(jīng)光耦（OT2）
R6到地產(chǎn)生電流流過(guò)，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(gè)電源的工作，Uo為零，周而復(fù)始，。
3、輸出限壓保護(hù)電路：
輸出限壓保護(hù)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(dòng)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(guò)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(hào)的占空比，即改變Q1的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，穩(wěn)定PFC輸出電壓。L4是PFC電感，它在Q1導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存能量，在Q1關(guān)斷時(shí)施放能量。D1是啟動(dòng)二極管。D2是PFC整流二極管，C6、C7濾波。PFC電壓一路送后級(jí)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(hào)的占空比，穩(wěn)定PFC輸出電壓。
十、輸入過(guò)欠壓保護(hù)：
原理圖：
工作原理：
AC輸入和DC輸入的開(kāi)關(guān)電源的輸入過(guò)欠壓保護(hù)原理大致相同。保護(hù)電路的取樣電壓均來(lái)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，如取樣電壓高于2腳基準(zhǔn)電壓，比較器1腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無(wú)輸出。另一路經(jīng)R7、R8、R9、R10分壓后輸入比較器6腳，如取樣電壓低于5腳基準(zhǔn)電壓，比較器7腳輸出高電平去控制主控制器使其關(guān)斷，電源無(wú)輸出。
十
一、電池管理：
電池管理原理圖：
虛線框A內(nèi)的零件組成電池啟動(dòng)和關(guān)斷電路；虛線框B為電池充電線性穩(wěn)壓電路；虛線框C為電子開(kāi)關(guān)電路；虛線框D為電池充電電流限制電路。
電池啟動(dòng)原理：
輸入電壓由INPUT和AGND端輸入，分為三路。第一路經(jīng)D7直接送后級(jí)和電池啟動(dòng)、關(guān)斷電路。R28、R27、R26分壓后的電壓使U3導(dǎo)通（此電壓在設(shè)計(jì)時(shí)已計(jì)算好了，正常工作時(shí)高于2.5V），光藕OT1導(dǎo)通。R25為U3提供工作電壓，R23、R24為光藕的限流及保護(hù)電阻。
光藕導(dǎo)通后電源經(jīng)R22、OT1、D9給Q4提供基極偏置電壓，Q4導(dǎo)通，R21為Q4的下偏置電阻。繼電器RLY1-A的線圈中有電流流過(guò)，繼電器觸點(diǎn)RLY1-B吸合，將電池BAT接入電路中。D4為阻止在Q4關(guān)斷時(shí)繼電器線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)影響后級(jí)電路，D5為防止在Q4關(guān)斷時(shí)繼電器線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)損壞Q4，將繼電器線圈產(chǎn)生的能量釋放。
電池充電穩(wěn)壓原理：
在通電的初期，由于Q3沒(méi)有偏置而不導(dǎo)通，D3的正端無(wú)電壓。電源經(jīng)R1降壓Z1穩(wěn)壓后給U1和U2提供工作電壓。R2、U1組成基準(zhǔn)電壓，R13、R4、R5、R6、VR1組成電池電壓檢測(cè)電路，當(dāng)U2②腳檢測(cè)電壓低于③腳電壓時(shí)，其①腳輸出高電平，經(jīng)R14給Q2提供偏置電壓，Q2導(dǎo)通、Q3也跟著導(dǎo)通，電源經(jīng)Q3、D3、繼電器觸點(diǎn)RLY1-B、F1給電池BAT充電。
當(dāng)U2②腳檢測(cè)電壓高于③腳電壓時(shí)，其①腳輸出低電平，Q2失去偏置電壓而截止，Q3截止，D3的正端無(wú)電壓，其負(fù)極電壓下降，U2②腳檢測(cè)電壓也跟著下降，當(dāng)U2②腳檢測(cè)電壓低于③腳電壓時(shí)，其①腳輸出高電平，Q2、Q3導(dǎo)通繼續(xù)充電，如此周而復(fù)始，使D3的負(fù)端電壓維持在某一設(shè)定值。調(diào)節(jié)VR1可以改變充電電壓值。
電池充電限流原理：
在充電的過(guò)程中，電流經(jīng)Q3、RLY1-B、F1、BAT、R20回到地（AGND）。在電池充電的初期，因電池電壓比較低，流經(jīng)Q3、RLY1-B、F1、BAT、R20的電流就會(huì)增大，那么在R20上產(chǎn)生的壓降就會(huì)增大(R20為電流取樣電阻)。電阻R20的上端S點(diǎn)經(jīng)R11連接到U2B的同相輸入端⑤腳，U2B的反相輸入端⑥腳有一固定參考電壓，當(dāng)R20上的壓降超過(guò)參考電壓時(shí)，U2⑦腳輸出高電平，經(jīng)D2、R15給Q1提供偏置電壓，Q1因此導(dǎo)通。Q1導(dǎo)通后Q2因失去基極電壓而截止，將使線性穩(wěn)壓器的輸出關(guān)斷，Q3、RLY1-B、F1、BAT、R20回路中就沒(méi)有電流流過(guò)，R20上的壓降消失，U2⑦腳輸出低電平，Q1截止，Q2、Q3導(dǎo)通繼續(xù)充電，如此周而復(fù)始，就將充電電流限制在某一設(shè)定值范圍內(nèi)。
調(diào)節(jié)R10、R11可改變限流點(diǎn)。
電池欠壓關(guān)斷原理：
當(dāng)輸入電壓沒(méi)有時(shí)，電池電壓經(jīng)D6給后級(jí)和電池啟動(dòng)、關(guān)斷電路供電。當(dāng)電池電壓下降，U3①腳電壓也跟著下降，在電池電壓下降至設(shè)計(jì)關(guān)斷點(diǎn)時(shí)（也就是U3①腳電壓低于2.5V時(shí)），U3不導(dǎo)通，OT1不發(fā)生光電藕合，Q4無(wú)偏置而截止，繼電器RLY1-A的線圈中沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器觸點(diǎn)RLY1-B斷開(kāi)，將電池BAT從電路中斷開(kāi)，防止電池過(guò)放電而損壞。改變R26、R27的阻值，可以改變電池欠壓關(guān)斷時(shí)的電壓值。
十
二、智能風(fēng)扇散熱：
在開(kāi)關(guān)電源中，對(duì)電源進(jìn)行散熱的方式有很多種，智能散熱就是其中之一。它是隨電源工作時(shí)的溫度高低，來(lái)調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇的工作電壓而改變風(fēng)力大小，達(dá)到最佳散熱效果。有著節(jié)能的目的。其原理圖如下：
工作原理：
輸入電壓由INPUT端（12～13V）輸入，R6為U2提供工作電壓，R7、R8阻值相同，分壓后為T(mén)L431提供觸發(fā)電壓，使A點(diǎn)的基準(zhǔn)電壓在+5V；RT1為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，經(jīng)R1、R2分壓加在U1的反相輸入端⑥腳。R5為輸出電壓取樣電阻，與R4分壓后加在U1的同相輸入端⑤腳；Q1為電子開(kāi)關(guān)管；風(fēng)扇電壓由FANOUT端輸出。
在剛通電的時(shí)候，由于Q1還沒(méi)導(dǎo)通，C點(diǎn)無(wú)電壓，U1的⑥腳電壓高于⑤腳，因此U1⑦腳輸出低電平，Z1擊穿導(dǎo)通，Q1導(dǎo)通，C點(diǎn)有電壓輸出；應(yīng)Q1的發(fā)射極接輸入電壓端，因此C點(diǎn)電壓約等于輸入電壓，經(jīng)R5與R4分壓后加在U1的同相輸入端⑤腳，使⑤腳電壓高于⑥腳電壓，U1⑦腳輸出高電平，Z1不導(dǎo)通，Q1不導(dǎo)通，C點(diǎn)無(wú)電壓輸出；使⑤腳電壓又低于⑥腳電壓，U1⑦腳又輸出低電平，如此反復(fù)最終使C電壓穩(wěn)定在某一值（因⑥腳電壓不變）；也就是說(shuō)C點(diǎn)的電壓是隨B點(diǎn)的電壓變化而變化的。
開(kāi)關(guān)電源工作的初期（或輕載工作），機(jī)內(nèi)溫度低，熱敏電阻RT1的內(nèi)阻很大，B點(diǎn)的電壓相對(duì)較低，因此C點(diǎn)的輸出電壓也低，風(fēng)扇因工作電壓低而轉(zhuǎn)速慢、風(fēng)力小。當(dāng)開(kāi)關(guān)電源機(jī)內(nèi)溫度逐漸升高（滿(mǎn)載工作），熱敏電阻RT1的內(nèi)阻逐漸減小，B點(diǎn)的電壓也升高，因此C點(diǎn)的輸出電壓也跟著升高，風(fēng)扇因工作電壓升高而轉(zhuǎn)速加快、風(fēng)力加大。當(dāng)機(jī)內(nèi)溫度下降后，熱敏電阻內(nèi)阻逐漸增大，B點(diǎn)電壓下降，C點(diǎn)的輸出電壓也降低，風(fēng)扇因工作電壓低而轉(zhuǎn)速變慢、風(fēng)力小。當(dāng)B點(diǎn)電壓（溫度）升高到一定程度時(shí)，U1③腳電壓高于②腳基準(zhǔn)電壓，U1①腳輸出高電平，一路經(jīng)D1、R13返回到B點(diǎn)，使U1①腳始終輸出高電平（也就是自鎖）；另一路經(jīng)D2輸出到過(guò)溫保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)過(guò)溫保護(hù)功能。
十
三、均流技術(shù)：
在通訊設(shè)備或其它用電設(shè)備中，為了使系統(tǒng)不間斷的工作，對(duì)供電系統(tǒng)的要求就很高。除了要求電源本身的性能要穩(wěn)定外，另一種方法就是采用1+1備分的方式，就是一臺(tái)設(shè)備用兩臺(tái)電源并聯(lián)供電，當(dāng)其中的一臺(tái)損壞，另外一臺(tái)可繼續(xù)給系統(tǒng)供電。在正常工作時(shí)，每臺(tái)電源提供的能量相等，也就是它們輸出的電壓、電流基本一致。為了使每臺(tái)電源輸出的電壓、電流基本一致，就要用到均流技術(shù)。原理如下圖所示：
均流電路原理圖
工作原理：
U1A、R1～R7、C1～C5、VR1組成電流取樣電壓放大器；U1B、D1組成電壓跟隨器；R10為均流電壓輸出電阻；R11～R14、U2A、C6～C10組成平衡電壓比較器；R15～R17、Q1為電子開(kāi)關(guān)；R30～R33、C17、C18、U2B組成過(guò)流保護(hù)電路；R19～28、D2、D3、D4、C12～C14、Q2是電源的輸出電壓穩(wěn)壓環(huán)路，其中D2、D3、R19～R21為輸出電壓取樣電路。D6為輸出隔離二極管。
電源在工作時(shí)，由電流環(huán)或錳銅絲檢測(cè)的電流取樣電壓由+IS、-IS加入U(xiǎn)1A
組成的電壓放大器進(jìn)行放大，經(jīng)R5、R6、R7、VR1分壓后分兩路輸出，一路
送入U(xiǎn)1B電壓跟隨器，D1起隔離作用，防止均流母線上的電壓變化對(duì)前級(jí)電
路產(chǎn)生影響，另一路送過(guò)流保護(hù)電路。經(jīng)過(guò)電壓跟隨器后的電流取樣電壓又
分為兩路，一路經(jīng)R10輸出作為均流信號(hào)電壓JL+，另一路經(jīng)R11送入U(xiǎn)2A
組成的平衡電壓比較器與U2②腳的參考電壓進(jìn)行比較，當(dāng)U2③腳電壓高于②
腳電壓，其①輸出高電平，Q1基極得電導(dǎo)通，將R17、R18并入輸出電壓取
樣電路，使輸出電壓升高，輸出電壓升高后輸出電流就會(huì)減小，檢測(cè)的電流
取樣電壓也就降低，均流信號(hào)電壓JL+降低，U2③腳電壓低于②腳電壓，其①
輸出低電平，Q1截止，R17、R18從輸出電壓取樣電路中退出，輸出電壓降低。
如此循環(huán)，最終使輸出電壓、電流保持穩(wěn)定。
如右圖，當(dāng)兩臺(tái)電源并機(jī)工作時(shí)，其輸出端是并接在一起的，均流信號(hào)線也連接在一起。現(xiàn)在假設(shè)電源A的輸出電流Io1大于電源B的輸出電流Io2，在兩臺(tái)電源內(nèi)部的電流取樣電壓就會(huì)A高于B，也就是JL1+高于JL2+，而JL1+和JL2+是接在同一條線上（均流母線），因此JL2+升高，通過(guò)電源B內(nèi)部均流電路的控制迫使其輸出電壓升高，Io2增大，Io1減小（負(fù)載電流不變）；Io2高于
Io1時(shí)，其控制過(guò)程剛好相反，如此循環(huán)，最終使兩臺(tái)電源的輸出電壓、電流保持一致。
Q3、C19、R34～R36組成的電路的作用是，在電源啟動(dòng)初期輸出電壓低或輸出欠
壓時(shí)Q3導(dǎo)通，使U2A③腳處于低電位，U2A①腳輸出低電平，Q1截止，也就是使均
流電路不起作用。
VR1可調(diào)節(jié)均流信號(hào)的電壓值，也可調(diào)節(jié)輸出限流點(diǎn)。
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