【正文】 當(dāng)次級 35 V 輸出電壓升高時(shí)， VS6 電流增大，經(jīng) OC2 使 VT4 對正反饋脈沖分流增大， VT1 提前截止，輸出電壓下降。 電路實(shí)例 分析 圖 41 所示為一種打印機(jī)開關(guān)電源電路。所以，正激式開關(guān)電源脈沖變壓器初、次級相位關(guān)系與反激式相反，同時(shí)還設(shè)有磁場能量釋放繞組。正激式變換器向負(fù)載提供電流的方式不同，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，次洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 級二極管同時(shí)導(dǎo)通，向負(fù)載提供電流 。下面我們以松下 KXFL513CN 電源電路板 (科迪辦公設(shè) 備班提供 )來分 析： 一、 實(shí)物圖 打印機(jī)開關(guān)電源 特點(diǎn) 打印機(jī)，其特點(diǎn)是負(fù)載功率變動較大，屬間歇性工作，假如該機(jī)為 35 V供電，其負(fù)載電流變動達(dá) 0～ 3 A。此時(shí)無行激勵(lì)脈沖，可加入 3 kΩ 電阻做負(fù)載，若電源正常，則可以輸出額定電壓。當(dāng)主輸出電壓超過 140 V 時(shí)，VZD909 被擊穿，晶閘管 VS902 導(dǎo)通，將電壓輸出端短路，開關(guān)電源停振處于保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)電源輸出電壓升高時(shí)， C910 兩端電壓也升高， VT2 基極電壓變負(fù)，其集電極電流增大，使 VT 1 導(dǎo)通，其內(nèi)阻降低， VT 901 輸入電壓被分流而提前截止，振蕩脈寬變窄，輸出電壓降低 。 該電源由于 T901 和 VT901 的接法，無法從主負(fù)載端取樣，因此采用從儲能電感取樣的方式。采用這種方式，脈沖變壓器必須有單獨(dú)的初級繞組，負(fù)載上得到的整流電壓是取自副繞組的脈沖，這樣使脈沖變壓器繞制工藝復(fù)雜化，同時(shí)主、副繞組的漏感、分布電容都不可避免地相應(yīng)增大。這種保護(hù)也稱為多次啟動保護(hù)，在開關(guān)電源有故障時(shí)，只要一次未啟動，即無啟動電流進(jìn)入 VT901 基極電路，以免因多次啟動而損壞 VT 901。此時(shí)若電源工作正常，則在 VT901 截止期，續(xù)流二極管 VD902導(dǎo)通， C903 通過 R904 放電。在這種情況下，VD910 對正反饋脈沖進(jìn)行鉗位，既維持間歇振蕩，又使自激反饋脈沖有所控制。在此過程中， T901 繞組① ③ 感應(yīng)的脈沖電壓以正反饋的形式加到VT901 基極，使 VT901 快速飽和。當(dāng)電源接通后，輸入電壓經(jīng)橋式整流并濾波后，輸洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 出約 300 V 直流電壓，直接進(jìn)入 VT901 的集電極。在電器設(shè)備 中需要小功率低電壓副供電電源的情況下，一般采用這種方式，此時(shí)輸出 U3 與輸入電壓是隔離的。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 35 降壓比增大電路 在圖 35 所示的電路中，還可以用增加副繞組的方式獲得另一組更低的輸出電壓，如圖中的 U3，因?yàn)殚_關(guān)電源工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，所以 U3 基本上是穩(wěn)定的。除此之外，脈沖變壓器代替儲能電感后，電路的降壓功能不只依靠壓縮脈寬，還可以通過改變脈沖變壓器初、次級變比的方式得到設(shè)定的降壓輸出。解決上述問題的方法是將原儲能電感部分改為脈沖變壓器，即對原脈沖變壓器進(jìn)行改型。 自激電源的優(yōu)化 增大降壓比控制 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 在圖 35 所示電路中，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，加在儲能電感兩端的為全部輸入電壓。其輸入過壓保護(hù)原理是：在開關(guān)電源振蕩過程中 , 當(dāng)開關(guān)管截止時(shí)，集電極加有 Uin 和 T301 初級繞組感應(yīng)電壓 Ul 兩種電壓之和 , 即使正常工作的開關(guān)電源，開關(guān)管由導(dǎo)通進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，脈沖變壓器初級繞組感應(yīng)電壓 UL 也近似等于或大于輸入電壓 Uin。不過這種保護(hù)是間接的，對電壓精確度要求高的負(fù)載端，仍需設(shè)置前述過流保護(hù)電路。由取樣分壓器控制 VT 301 的導(dǎo)通程度，開關(guān)電源進(jìn)入正常的 穩(wěn)壓狀態(tài)。開機(jī)瞬間，C312 兩端取樣電壓達(dá)到額定值需一定時(shí)間，在 C312 充電過程中，誤差放大器檢出的取樣電壓偏低 , 因而脈寬控制電路減小對開關(guān)管基極的分流，使振蕩電路脈寬增大，形成開機(jī)沖擊電流。發(fā)生故障后，防止故障范圍擴(kuò)大，減小損失的硬保護(hù)措施，即為故障后保護(hù)。由于穩(wěn)壓管有比較準(zhǔn)確的穩(wěn)定電壓值，特性曲線比較陡，反向電流較小，因此這種過壓保護(hù)精度可以達(dá)到輸出電壓 2%以內(nèi)，優(yōu)于上述簡單的過壓保護(hù)電路。 R1 和 C1 構(gòu)成保護(hù)啟動延時(shí)電路，防止開機(jī)瞬間負(fù)載電流沖擊造成電路 誤動作。R0。 圖 33 晶閘管過壓保護(hù)原理 自激式降壓型開關(guān)電源的過流保護(hù)相當(dāng)重要，因?yàn)樽约な截?fù)載短路保護(hù)功能不可能代替負(fù)載過流保護(hù)。 圖 32 不隔離電源原理圖 降壓型電源保護(hù)電路 降壓型開關(guān)電源的輸出過壓保護(hù)至關(guān)重要，因?yàn)檩敵鲭妷撼瑝海粌H開關(guān)電源本身受損，負(fù)載電路也同時(shí)會損壞。 圖 32 不隔離電源原理圖 降壓型電源保護(hù)電路 降壓型開關(guān)電源的輸出過壓保護(hù)至關(guān)重要，因?yàn)檩敵鲭妷撼瑝海粌H開關(guān)電源本身受損，負(fù)載電路也同時(shí)會損壞。 圖 31 自激式降壓型電源結(jié)構(gòu)圖 2．自激式降壓型電源工作原理 圖 22 所示的不隔離電源為自激式降壓型開關(guān)電源的基本電路。這種前后不隔離的開關(guān)電源，當(dāng)由輸入供電整流輸入時(shí)，用電設(shè)備可能接通交流高壓輸入，使之應(yīng)用條件和范圍受到一定限制。有關(guān) IGBT 的圖形符號見圖 24。 ④ 擊穿電壓高，安全工作區(qū)大，在受到較大瞬態(tài)功率沖擊時(shí)不會損壞。 IGBT 的主要特點(diǎn)是： ① 電流密度大，是 MOSFET 的 10 倍以上。 圖 23 所示是加速漏極電流跌落時(shí)間、有利于零功率控制的電路。齊納二極管 DW1， DW2 反向串接在一起，用于對 VT 的柵 — 漏極進(jìn)行鉗位，放置驅(qū)動電壓 VGS 過高而使 VT 幾串。 MOSFET 對系數(shù)的可靠性與安全性的影響并不像雙極型晶體管那樣重要。由于它沒有少數(shù)載流子的存儲效應(yīng)，所以它適用于 100~200MHz 的高頻場合，從而可以采用小型化和超小型化的磁性元件和電容器。這時(shí)因?yàn)?MOSFET 是一種依靠多數(shù)載流子工作的單極型器件，不存在二次擊穿和少數(shù)載流子的儲存時(shí)間問題，所以具有較大的安全工作區(qū)、良好的散熱穩(wěn)定性和非?？斓拈_關(guān)速度。超快速恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間在 20～ 50ns 之間；整流電流 Id 為最大輸出電流 IOM 的 3 倍以上，即 Id3IOM；最高反向工作電壓 VRM 為最大反向峰值電壓 V(BR) S 的 2 倍以上，即 VRM2V(BR)S。所謂共陰、共陽是指兩只二極管接法不同。 1．超快速恢復(fù)二極管的性能特點(diǎn) ① 反向恢復(fù)時(shí)間 trr：通過二極管的電流由零點(diǎn)正向轉(zhuǎn)反向后，再由反向轉(zhuǎn)換到規(guī)定值的時(shí)間。 ③ 溫度系數(shù) t? 。 2．穩(wěn)壓二極管的用途 穩(wěn)壓二極管具有以下幾個(gè)作 用：第一，對漏極和源極經(jīng)行鉗位保護(hù)；第二，起到加速開關(guān)管導(dǎo)通的作用；第三，在開關(guān)電源中常用高壓穩(wěn)壓二極管代替瞬態(tài)電壓抑制器 TVS 對初級回路產(chǎn)生的尖峰電壓進(jìn)行鉗位；第四，在晶體管反饋回路中，常常在晶體管的發(fā)射極串聯(lián)一只穩(wěn)壓管作電壓負(fù)反饋，提高放大電路的穩(wěn)定性。穩(wěn)壓管的直徑一般只有 2mm，長度為 4mm。它在電子電路中用作過壓保護(hù)、電平轉(zhuǎn)換，也可用來提供基準(zhǔn)電壓。 (3) 最大工作電流 Id：大于 150mA。它的反向恢復(fù)時(shí)間 trr 只有 幾納秒，而且體積小，價(jià)格低。按照功能來分，有快速恢復(fù)及超快速恢復(fù)二極管，有整流二極管、穩(wěn)壓二極管及開關(guān)二極管等。已有 400v/55kw/20khz 的 ipm 得到應(yīng)用?？鞂⒈O(jiān)測信號傳給 cpu 以保證 ipm 自身安全。由于它的功率器件是橫向的，電流容量較小、而控制電路的電流 密度較大，故大多數(shù)用于小型電機(jī)驅(qū)動，平板顯示驅(qū)動及長途電話通信電路等高電壓、小電流場合。是機(jī)電一體化的關(guān)鍵接口元件。 mct 工作于超擎住狀態(tài)，是一個(gè)真正的 pnpn 器件，其通態(tài)電阻低于其它場效應(yīng)器件。并正逐步替代 gtr 成為功率開關(guān)器件的核心元件。 igbt 的開關(guān)速度低于功率 mosfet；卻高于 gtr；通態(tài)壓降同 gtr 相近，但比功率 mosfet低的多；電流、電壓等級與 gtr 接近，而比功率 mosfet 高。目前制造水平在洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 1kv/。它是通過柵極電壓來控制漏極電流的。易受二次擊穿而損壞。它既具有晶體管的固有特性，又增大了功率容量。它還在高壓領(lǐng)域占有一席之地。目前已達(dá)到 9kv/的水平。 1964 年美國第一次試驗(yàn)成功了 的 gto。于普通晶閘管相比，它具有關(guān)斷時(shí)間短、正相壓降小、額定結(jié)溫高、高溫特性好等優(yōu)點(diǎn)。目前的制造容量為： 12kv/1ka 和 。 開關(guān)器件的分類 一、 半控制型功率電子開關(guān)器件 半控制型功率電子開關(guān)器件主要有普通晶閘管及其派生器件。在主電路和控制電路之間，需要一定的中間電路對控制電路的信號進(jìn)行放大，這就是開關(guān)器件的驅(qū)動電路。 (2) 開關(guān)器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通時(shí) (通態(tài) )阻抗很小，接近于短路，管壓降接近于零，電流由外電路決定；阻斷時(shí)阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，管子兩端電壓由外電路決定。往往設(shè)計(jì)的開關(guān)電源在試驗(yàn)室中式成功的，一到生洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 產(chǎn)線上進(jìn)行規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，就會出現(xiàn)各種問題。導(dǎo)通時(shí)，器件上有一定的通態(tài)壓降；形成通態(tài)損耗阻斷時(shí)，開關(guān)器件上有微小的斷態(tài)漏 電流流過；形成斷態(tài)損耗時(shí)，在開關(guān)器件開通或關(guān)斷的轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生開通損耗和關(guān)斷損耗，總稱開關(guān)損耗。作電路分析時(shí)，為簡單起見往往用理想開關(guān)來代替實(shí)際開關(guān)。對開關(guān)器件的認(rèn)識和了解是電路設(shè)計(jì)和使用的基本知識。反饋調(diào)節(jié)回路增益越高，基準(zhǔn)電壓 UE 越穩(wěn)定，輸出電壓 Uo 的穩(wěn)定性越好。這個(gè)參數(shù)的表示有兩種方法：一是輸出紋波電壓有效值；二是輸出紋波電壓的峰峰值 Upp。這個(gè)比值越高，開關(guān)電源的體積越小，同時(shí)可靠性也越高。目前開關(guān)電源的輸入電壓變化范圍已達(dá)到 90～ 270V，可以省去許多電器中的 110V/220V 轉(zhuǎn)換開關(guān)。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 URCV 0( a ) 串 聯(lián) 型UV DCL R( b ) 并 聯(lián) 型驅(qū) 動 器開 關(guān) 元 件振 蕩 器濾 波 電 路誤 差 放 大 器 取 樣 電 路基 準(zhǔn) 電 壓U 0 U i（ c ） 他 激 式 圖 13 各種開關(guān)電源原理圖（ a） (c) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 13 各種開關(guān)電源原理圖（ d） (n) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 開關(guān)電源的主要技術(shù)指標(biāo) 開關(guān)電源有以下主要技術(shù)指標(biāo)。 （ 2）間接輸出取樣 開關(guān)電源 間接輸出取樣方式輸出電壓的變化須經(jīng)開關(guān)變壓器磁耦合才能反映到取樣繞組兩端，所以穩(wěn)壓速度低，并且這種開關(guān)電源不能空載檢修，檢修時(shí)須在輸出端接替代負(fù)載。有的厚膜集成電路包括開關(guān)晶體管，有的則不包括開關(guān)晶體管。 （ 3）隔離型 這種形式的開關(guān)電源是在輸入回路與逆變電路之間，經(jīng)過高頻變壓器，利用磁場的變化實(shí)現(xiàn)能量傳遞，沒有電流間的之間流通，隔離型開關(guān)穩(wěn)壓電源采用直流供電，經(jīng)過開關(guān)電路將直流電變成頻率很高的交流電，再經(jīng)變壓器隔離、變壓，然后經(jīng)整流器整流，最后就可以得到新的、極性和數(shù)值各不相同的多組直流輸出電壓。 （ 2）降壓式 輸出電壓比輸入電壓低，實(shí)際就是串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源。 6．按晶體管的連接方式劃分 （ 1）單端式 僅使用一個(gè)晶體管作為電路中的開關(guān)管，這種電路的特點(diǎn)是價(jià)格低，電路結(jié)構(gòu)簡單，但輸出功率不能提高，其電路形式如圖 13（ a）（ b）（ c）。 4．按開關(guān)晶體管的類型劃分 （ 1）晶體管型 采用晶體管作為開關(guān)管，電路形式如圖 13（ b）所示。 （ 2）頻率調(diào)整型 頻率調(diào)整型占空比保持不變，通過改變振蕩器的振蕩頻率來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸出電壓的幅度。 電路中專設(shè)激勵(lì)信號產(chǎn)生的振蕩器，電路形式如圖 13（ c）所示。這使采用具有更多優(yōu)點(diǎn)的開關(guān)穩(wěn)壓電源就顯的更加重要了。在開關(guān)電源中，由于可以方便的設(shè)置各種形式的保護(hù)電路，因此當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，能自動切斷電源，保障其功能可靠。開關(guān)電源的交流輸入電壓在 90～ 270V 內(nèi)變化時(shí)，輸出電壓的變化在177。開關(guān)電源的功率開關(guān)調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以調(diào)整管的功耗小，效率高，一般在 80%～ 90%,高的可達(dá) 90%以上。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 12 開關(guān)電源的基本組成 DC/DC 變換器有多種電路形式，其中控制波形為方波的 PWM 變換器以及工作波形為準(zhǔn)正弦波的 諧振變換器應(yīng)用較為普通。盡管它們各部分的布置差別很小，但是工作過程相差很大，在特定的應(yīng)用場合下各有優(yōu)點(diǎn)。控制器的主要目的是保 持輸出電壓穩(wěn)定，其工作過程與線性形式的控制器很類似。脈沖的占空比由開關(guān)電源的控制器來調(diào)節(jié)。在各種開關(guān)電源中，以上三種脈沖占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式均有應(yīng)用。由于 PWM 式的開關(guān)頻率固定的，輸出濾波電路比較容易設(shè)計(jì)，易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，因此 PWM 式開關(guān)電源用得比較多。這個(gè)脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波后就可得到穩(wěn)定洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 的直流輸出電壓 Uo。針對不同的功率與輸入電壓，我們可以選取不同的電路。因此，在眾多的 電子設(shè)備中，開關(guān)式電源已經(jīng)是相當(dāng)普遍。這樣就節(jié)省了能源，因此它受到人們的青睞。在電感（高頻變壓器）的幫助下，輸出穩(wěn)定的 低壓直流電。 自激式開關(guān)電源觸發(fā)開