開關(guān)電源適配器各部分電路原理分析介紹

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開關(guān)電源適配器各部分電路原理分析介紹

1，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、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路構(gòu)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。
交流輸入回路包含電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路電路；CN1為交流電源插座，F(xiàn)1(T3A250V)為3A,250V交流保險(xiǎn)絲，RT1(471)為壓敏電阻，具備防雷功能：當(dāng)有雷擊，導(dǎo)致高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時(shí)當(dāng)加在壓敏電阻兩邊的電壓超過(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會(huì)燒毀保護(hù)后級(jí)電路。RT2(471)為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，在開機(jī)瞬間，電容器對(duì)電源幾乎呈短路狀態(tài)，其干擾電流非常大，導(dǎo)致變壓器過(guò)載。
串聯(lián)上NTC熱敏電阻，這種在開機(jī)瞬間，電容器的充電電流便受到NTC元件的限制。開機(jī)15S后，NTC元件升溫相對(duì)穩(wěn)定，其上的分壓也慢慢降至0點(diǎn)幾V。這種小的壓降，可視此元件在完成軟啟動(dòng)功能后為短接狀態(tài)，不會(huì)干擾電器的正常運(yùn)行。
CX1、L1、CX2、L2構(gòu)成的雙π型濾波輸入電路,主要是對(duì)輸入電源的電磁噪聲及雜波信號(hào)
圖1OB2269開關(guān)電源原理圖
進(jìn)行抑制，避免對(duì)電源干擾，同時(shí)也避免電源本身導(dǎo)致的高頻雜波對(duì)電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間，要對(duì)CX1充電，由于瞬間電流大，加RT1（壓敏電阻）就能有效的避免浪涌電流。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，這時(shí)它消耗的能量非常小，后級(jí)電路可正常運(yùn)行，R1、R2為抗浪涌電阻。CX1、CX2為安規(guī)電容，L2、L3為共模電感。
交流電壓經(jīng)D1，D2，D3，D4整流后，經(jīng)C1濾波后獲得較為純凈的直流電壓。若C1容量變小，輸出的交流紋波將增大，電路中整流管使用快恢復(fù)二極管HER207，反向耐壓800V，額定電流2A。RT1（5D-15）熱敏電阻是為了防止電路中在開機(jī)的瞬間導(dǎo)致的浪涌電流,在電源輸入電路中串接一個(gè)功率型NTC熱敏電阻器,能有效地抑制開機(jī)時(shí)的浪涌電流,并且在完成抑制浪涌電流作用以后,由于通過(guò)其電流的持續(xù)作用,功率型NTC熱敏電阻器的電阻值將下降到非常小的程度,所以在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器,是抑制開機(jī)時(shí)的浪涌,以確保電子產(chǎn)品免受損壞的較為簡(jiǎn)單而有效的措施。

2、功率變換電路
本電源適配器選用反激式開關(guān)變壓器，具體有變壓器T1，開關(guān)MOS管Q1（20N60），驅(qū)動(dòng)芯片U11（OB2269），肖特基整流管D8、D9，D10（MBR20100CT），反激式開關(guān)變壓器在開關(guān)管啟用期間存儲(chǔ)電能，在開關(guān)管關(guān)斷期間向負(fù)載解釋放電能，圖中R3、R4、C2、D5組成RCD吸收回路，在開關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，變壓器的原邊線圈易造成尖峰電壓和尖峰電流，這些元器件結(jié)合一起，能有效地吸收尖峰電壓和電流，消耗變壓器的漏感電能，防止開關(guān)MOS管上形成很大的尖峰電壓，從而起到保護(hù)開關(guān)管的作用。
OB2269的1腳為接地，2腳為反饋信號(hào)輸入端，3腳為起動(dòng)電壓輸入端，4腳為振蕩電阻連接端，5腳為過(guò)熱檢測(cè)信號(hào)輸入端，6腳為過(guò)流檢測(cè)信號(hào)輸入端，7腳為起動(dòng)正常后的電源輸入端，8腳為開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端。圖1所示電路中R5（1M5/2W）為OB2269的起動(dòng)電阻，220V交流電經(jīng)整流后得到300V左右的直流電壓經(jīng)R5和C4濾波給OB2269提供15V左右的起動(dòng)電壓，R5阻值的選擇影響電路的啟動(dòng)時(shí)間，還需要考慮起動(dòng)電路需控制在5mA以內(nèi)，電路中R5取1M5/2W，OB2269正常起動(dòng)后由取樣線圈輸出的交流電壓經(jīng)D6，R13，C3半波整流后給控制芯片提供電源電壓。
OB22698腳為開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端所接D11，R6，Q2，Q3組成推挽電路，提高輸出響應(yīng)時(shí)間和輸出電流，R7，R8為開關(guān)MOS管控制極G的保護(hù)電阻，使G極不懸空和電流在一定的范圍內(nèi)，Q1（20N60）是N溝道增強(qiáng)型高壓功率MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，具備以下特點(diǎn)
?漏源電壓高達(dá)到600V；?漏極電流大常溫達(dá)到20A；
?導(dǎo)通電阻低RDS(on)（典型值）=0.28?；□低柵極電荷量；
低反向傳輸電容；□開關(guān)速度快；
圖 1 所示電路中 R11，R11A，R11B 為過(guò)流檢測(cè)電阻，可根據(jù)過(guò)流保護(hù)數(shù)值來(lái)調(diào)整所接電阻的阻值，由于要求輸出電壓為12V,額定電流要 6A 的帶載能量，所以變壓器初級(jí)端開關(guān)管的過(guò)流保護(hù)值設(shè)置在 8A,即輸出端負(fù)載超過(guò) 8A 時(shí)開光管關(guān)斷輸出，電流過(guò)流檢測(cè)電阻使用 4 只 1□1206 封裝的貼片電阻。R10，R9，RV2 分別為振蕩電阻和過(guò)熱檢測(cè)電阻,一般取典型電路的推薦數(shù)值,R12,C5 和光耦的輸出組成反饋回路。Y 電容 CY2（222M/3KV）為變壓器初次級(jí)隔離高壓電容或稱安規(guī)電容。

3、開關(guān)變壓器次級(jí)電路
開關(guān)變壓器次級(jí)電路包含整流穩(wěn)壓，電壓反饋，輸出電壓指示和輸出濾波電路。
整流穩(wěn)壓使用3只肖特基二極管MBR20100CT,肖特基二極管是一種N型半導(dǎo)體器件，工作在低電壓、大電流狀態(tài)下，反向恢復(fù)時(shí)間短，只有納秒，正向?qū)▔航禐?.3V左右，而整流電流達(dá)數(shù)十安。它是較近在開關(guān)電源中應(yīng)用得較多的一種器件。區(qū)分肖特基二極管和超快速恢復(fù)二極的方法是二者的正向壓降不同，肖特基二極管的正向壓降為0.3V，超快速恢復(fù)二極管的正向壓降啊0.6V。值得注意的是：肖特基二極管的較高反向工作電壓一般不超過(guò)100V，它適合用在低電壓、大電流的開關(guān)電源中。
所以，在本設(shè)計(jì)中肖特基二極管的采用為MBR20100CT,其整流電流為20A，反向耐壓100V，MBR20100CT包含兩個(gè)陰極相連的肖特基二極管，利用二極管單向?qū)ǖ奶匦裕逊较虿粩嘧兓慕涣麟娏髯優(yōu)橥环较?，電路中使?只并聯(lián)的MBR20100CT，可以增加瞬時(shí)輸出電流，R14，C6組成吸放電路,C7，L3，C8組成LC濾波電路，保證輸出50Hz的直流電源壓，R21為假負(fù)載電阻，可防止輸出空載時(shí)輸出電壓的跳變，R15，LED組成輸出指示電路，R15的選擇需把LED的電流控制在10mA以內(nèi)。U2（PC817），U3（TL431）及外圍阻容元件組成穩(wěn)壓反饋電路。R19，R20，R18為輸出取樣電阻，使U3（TL431）的參考腳REF的電壓控制在2.5V,R16為光耦提供啟動(dòng)電流，為了保證12V電壓的穩(wěn)定輸出，輸出電壓通過(guò)R19，R20，R18輸出取樣電阻電阻分壓，結(jié)果送到TL431REF腳的誤差反饋網(wǎng)絡(luò)，誤差反饋的輸出電壓被轉(zhuǎn)化成與光電二極管成比例的電流信號(hào)，此處光耦起到隔離原邊二次側(cè)的作用，并產(chǎn)生與二極管電流成比例的集電極電流（即光耦的三極管的集電極），因?yàn)楣怦钸B接到控制芯片的FB腳，光耦輸出電流就是Ifb電流，反饋電路以TL431和光電耦合器PC817為核心，輸出電壓經(jīng)過(guò)電阻R19，R20，R18取樣電阻分壓后送入TL431的1腳，當(dāng)電壓高于2.495V時(shí)，TL431導(dǎo)通，光電耦合器工作，導(dǎo)致OB2269的2腳高電平，此時(shí)輸出PWM脈沖關(guān)段，輸出電壓降低。相反，輸出電壓升高。
七，總結(jié)；
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展、電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，電子設(shè)備的種類也越來(lái)越多，任何電子設(shè)備都離不開可靠的電源，對(duì)電源的要求也越來(lái)越高。本設(shè)計(jì)的電源適配器，輸入交流電 220V，輸出 12V/6A 的直流穩(wěn)壓電源，具有過(guò)電流、過(guò)電壓、短路保護(hù)，能夠滿足 32 寸液晶電視機(jī)的供電要求。

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| 發(fā)布時(shí)間：2020.12.23 來(lái)源：

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