【正文】 光電耦合器 。 OC2 的次級內(nèi)阻變化，直接控制脈寬調(diào)制管 VT4 的導(dǎo)通電流。脈沖變壓器 T1 和開關(guān)管 VT1組成間歇振蕩電路； R14 為 VT1 的啟動偏置電阻； R VD C7 為正反饋定時元件； VT4 為穩(wěn)壓系統(tǒng)的控制器，通過光電耦合器 OC2 受控于次級輸出電壓取樣放大器； VS6 為精密可調(diào)穩(wěn)壓管構(gòu)成的輸出電壓誤差檢測放大器。所以對負(fù)載變動功率較大的設(shè)備，可采用正激式變換器組成的隔離開關(guān)電源。從理論上講，正激式變換器的輸出電壓值僅取決于供電電壓、脈沖變壓器初次級匝數(shù)比和開關(guān)電源脈沖的占空比，與負(fù)載電流無直接相關(guān)性。當(dāng)開關(guān)管截止時，次級的二極管同時截止，儲存于磁場的能量必須另辟途徑釋放，否則初級繞組將產(chǎn)生極高的感應(yīng)電壓擊穿開關(guān)管。此時脈沖變壓器初級有兩部分電流，一是負(fù)載提供的電流，二是脈沖變壓器的磁化電流。 典型打印機自激式開關(guān)電源的特點是采用正激式變換器。為了應(yīng)付大范圍負(fù)載電流變化，打印機開關(guān)電源中的 PWM 系統(tǒng)都采用雙路控制。而開關(guān)電源作為穩(wěn)壓電源，給電子設(shè)備提供穩(wěn)定的工作電壓，也是打印機電源供電電路的重要部分。再將負(fù)載電阻換成 300Ω/15W，則輸出電壓應(yīng)降為 100 V以下。因此，對該電源進行單獨檢修時，應(yīng)先斷開 +B 供電，再斷開 R907，使過壓保 護失效。 4．電路維護 如果采用替代負(fù)載的方法檢修此電源，由于是額定負(fù)載，無行激勵脈沖時開關(guān)電源輸出電壓又偏低，因此不能確定加入行逆程脈沖后輸出電壓是否偏高。 當(dāng)輸出電壓 +B 為 110 V 時，根據(jù) R922 和 R923 的阻值計算，正常時的中點分壓值為 22～ 23 V， VZD909 的穩(wěn)壓值為 30 V。 3．保護電路 TC29CX 電源屬自激式降壓型開關(guān)電源，負(fù)載電流過大時會造成電源間歇振蕩器停振，這本身就構(gòu)成過流短路保護。 VT2 發(fā)射極由 6 V 穩(wěn)壓管鉗位使之與 3 腳壓差為－ 6 V，因此 VT2 集電極電流 受控于 HM9207 的 5腳間電壓。因為 T901 儲能電感繞組① ② 輸出的脈沖電壓，實際上也就是 VD902 整流后的直流電壓，所以從 T901 繞組① ② 取樣，同樣可以反映出主輸出端電壓的變化。在 VT901 截止期， T901繞組① ② 釋放磁能， VD902 導(dǎo)通對 C909 充電，以形成整流電壓供給負(fù)載，這樣不僅使 T901 繞制工藝簡化，還減少了漏感造成的損耗，使負(fù)載端的效率 得到提高。 (2) 輸入電壓整流后，先經(jīng)開關(guān)管，再進入 T901 的儲能繞組① ② 。這種接法適合于 1∶ 1 的直接負(fù)載端取樣電路。 T901 的接法構(gòu)成了所謂的串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓器，指負(fù)載電路與開關(guān)管是串聯(lián)接入電路的。電源故障排除后，開機前需將C903 放電，電源才能啟動。如果電源發(fā)生故障，則造成振蕩電路停振， VD902始終是截止的。在啟動過程中， C903 充滿電荷后即無電流流過。在待機狀態(tài)開關(guān)電源近似空載，開關(guān)管不會因反饋量過大產(chǎn)生過激勵而增大損耗。但隨著電源電壓的升高或負(fù)載電流的減小，反饋量又會增大。 圖 36 TC29CX 電源電路 2．電路特點 TC29CX 電源電路的工作特點是：當(dāng) T901 繞組① ② 和① ③ 的匝數(shù)比確定以后，其正反饋量僅取決于 R905 和 R906。電源啟動后， VT 901集電極電流開始增大，此電流通過 T901 繞組① ② 到負(fù)載，再回到 300 V 電壓負(fù)極。 R90 R90 R904 和 C903 構(gòu)成啟動電路。間歇振蕩電路由開關(guān)管 VT 901和脈沖變壓器 T901 組成。 自激電源的同步控制 1．工作原理 圖 26 所示為 TC29CX 電源電路。為了避免這個不參與穩(wěn)壓取樣控制的輸出電壓的此類副作用，要求 U3 的輸出功率不能高出主負(fù)載端輸出功率的 1/4，且 U3 的負(fù)載必須是恒定的。但是 U3 輸出電壓并未經(jīng)取樣反饋到脈寬控制系統(tǒng)，故 U3 的負(fù)載電流的變動將使其輸出電壓產(chǎn)生相反的變動，即負(fù)載調(diào)整率極低。區(qū)別是儲能電感和開關(guān)管的位置被互換，但對儲能電路來說作用相同，對電路功能無任何影響。依此原理設(shè)計的自激式降壓型開關(guān)電源電路如圖 25 所示。假設(shè)脈沖變壓器能量存儲與釋放是相等的，其次級電路將感應(yīng)出低脈沖幅度、大電流的感應(yīng)電壓向負(fù)載及濾波電容放電。開關(guān)管導(dǎo)通期間通過脈沖變壓器初級儲存能量，開關(guān)管截止時脈沖變壓器通過次級向負(fù)載釋放能量。因此，當(dāng)脈寬減小到一定限度時，開關(guān)管的振蕩處于占空比極小的狀態(tài)，輸出直流電靠濾波電容的放電予以保持，導(dǎo)致電源內(nèi)阻增大，難以輸出較大的電流。為了使儲能電感在能量 釋放時有較低的電壓輸出，只有通過壓縮脈沖寬度，減小能量存儲。此時若開關(guān)電源停振，則此反壓只等于輸入電壓，可以避免被擊穿。因此，開關(guān)管集電極實際耐受的反壓應(yīng)大于 Uin 的兩倍，才能正常工作。電阻 R R4 對開關(guān)電源輸入電壓分壓取樣，當(dāng)輸入電壓超過規(guī)定穩(wěn)壓器上限輸入電壓時，穩(wěn)壓管 VS1 反向擊穿， R4 兩端電壓經(jīng) V1 加到控制管 VT 1 的基極，使 VT1 飽和導(dǎo)通，開關(guān)管停振。 3. 過壓保護電路 隔離式開關(guān)電源輸出端的過壓保 護和不隔離式開關(guān)電源的保護方式相同，但在開關(guān)電源的發(fā)展中，大多增設(shè)了輸入電壓超壓保護，目的是在開關(guān)電源輸入電壓超高時，使開關(guān)電源停止工作，以避免因開關(guān)管擊穿而引起開關(guān)電源大面積損壞。在隔離式開關(guān)電源中，還需設(shè)置開關(guān)管的過流保護電路， 開關(guān)管的過流限制實際上對負(fù)載過流也有效，因為不管任何一組負(fù)載電流增大，都將使脈沖變壓器初級等效感抗降低，開關(guān)管的導(dǎo)通電流也隨之增大。軟啟動電路的延遲時間一般為 100～ 150 ms，由 Ca 和 R305 的值設(shè)定。開機后， C312 在建立充電電壓的洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 過程中， VT301 基極電流隨 Ca 充電電流變化，電容 Ca 充電完畢，充電電流近似為零。脈寬的增大，使開關(guān)管在開機瞬間有一較大的沖擊電流。以圖 211 的電 路為例進行說明。自激式隔離開關(guān)電源的保護電路屬故障前保護，常設(shè)以下保護電路。過壓、 過流抑制保護，即為故障前保護。 自激式開關(guān)電源的保護電路 總結(jié) 開關(guān)電源保護電路的作用：一是保護開關(guān)電源本 身，盡量減少故障率，或者在偶然發(fā)生故障時減小其損壞范圍；二是設(shè)置輸出過壓保護，避免損壞負(fù)載電路。如果 U2 升高，分壓點電壓使穩(wěn)壓管反向擊穿，則觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 34 自激式電源過流保護原理 利用晶閘管的短路保護可以實現(xiàn)更精確的過壓保護。電路中R0 阻值的選擇由負(fù)載電流保護閾值而定，一般 R0 取值極小，在開關(guān)電源正常負(fù)載電流時其壓降小于 V。 VT2 作為過流控制管，當(dāng) I0R0 V時， VT2 導(dǎo)通，穩(wěn)壓管輸出電壓 U2 經(jīng) VT2 集電極輸出，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，將開關(guān)電源負(fù)載短路，實現(xiàn)停振保護。在開關(guān) 電源穩(wěn)壓輸出端，設(shè)置負(fù)載電流取樣電阻 R0，通過 R0將負(fù)載電流 I0 變成過流電壓 U0 = I0實用中一旦開關(guān)電源負(fù)載過流引起開關(guān)管擊穿，將造成嚴(yán)重超壓，使開關(guān)電源和負(fù)載電路同時損壞。該器件有 A、 K、 G 三只腳，外表與晶閘管相同，用于保護電路時，在 G 極和 K 極之間外電路加入 R、 C，防止干擾脈沖造成晶閘管誤洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 觸發(fā)。新的過壓保護器件的內(nèi)部電路由一只小型壓敏二極管 VDVS 和一只晶閘管 VS 組成，見圖 23。該器件有 A、 K、 G 三只腳，外表與晶閘管相同，用于保護電路時，在 G 極和 K 極之間外電路加入 R、 C，防止干擾脈沖造成晶閘管誤洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 觸發(fā)。新的過壓保護器件的內(nèi)部電路由一只小型壓敏二極管 VDVS 和一只晶閘管 VS 組成 ，見圖 23。 T 有兩種功能：一是由初級繞組① ② 構(gòu)成儲能電感；二是初級繞組① ② 和次級繞組③ ④ 構(gòu)成脈沖變壓器，使得 VT1 可以依靠脈沖變壓器的正反饋作用產(chǎn)生振蕩。 VT1 為洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 開關(guān)管； T 為儲能電感； VD1為續(xù)流二極管； C C3 分別為輸入和輸出電壓濾波電容； VT 2 為脈寬調(diào)制器； VT3 為誤差檢出放大器； VZD R4 構(gòu)成基準(zhǔn)電壓； R R6 為輸出電壓取樣分壓器。設(shè)開關(guān)周期為 T ， 開 關(guān) 管 導(dǎo) 通 時 間 為 ton ， 開 關(guān) 管 截 止 時 間 為 toff 。 自激式開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和保護電路 自激 式降壓電源的結(jié)構(gòu)和工作原理 1．基本結(jié)構(gòu) 降壓型開關(guān)電源是最基本的開關(guān)電源，圖 21 是自激式降壓開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)圖?；镜淖约な诫娫词遣桓綦x式的，輸入電壓經(jīng)開關(guān)管控制后構(gòu)成輸出電壓，輸入和輸出共用負(fù)極為公共端。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 第三 章 自激式開關(guān)電源 自激式開關(guān)電源的簡介 自 激式開關(guān)電源價格低廉，電路簡單 ，目前仍有較多的電子設(shè)備采用此類電源完成多種電壓輸出，包括升 /降壓、改變極性等功能。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 C 集 電 極G柵 極E 發(fā) 射 極G柵 極C ( D )集 電 極 ( 漏 極 ）E ( S )發(fā) 射 極 ( 源 極 ) 圖 24 IGBT 的圖形符號 上述這些特征克服了 MOSFET 的一些缺陷，即在大功率、高電壓、大電流條件下工作時導(dǎo)通電阻大、器件發(fā)熱嚴(yán)重、輸出功率下降、電源效率低下的弊病。 ⑤ 開關(guān)速度快，關(guān)斷時間短。 IGBT 的導(dǎo)通電阻只有 MOSFET 的 10%。 ② 輸入阻抗高，柵極驅(qū)動功率小，驅(qū)動電路簡單。它的耐壓能力為 600～ 1800V，電流容量為 100～ 400A，關(guān)斷時間低至 ，在開關(guān)電源中作功率開關(guān)用，具有 MOSFET 與之不可比擬的優(yōu)點。當(dāng)MOSFET 的柵極驅(qū)動電壓突然降到門限電壓時， MOSFET 由導(dǎo)通突變?yōu)榻刂?，三極管 BC557 加速了 ID 的跌落，為 MOSFET 起 到加速作用。 R 值小，則開關(guān)速洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 度高，只要柵極的驅(qū)動電壓一撤銷，就會立刻截止。 R 的阻值一般為 60~200Ω。 TRD W1D W2V TGDS 圖 22 加速 TR 關(guān)斷驅(qū)動電路 在圖 22 中， NS 為脈沖變壓器次級驅(qū)動繞組， R 是 MOSFET 的柵極限流電阻。 MOSFET 的主要缺點是導(dǎo)通電阻（ RDS( ON)）較大，而且具有正溫度系數(shù)，用在大電流開關(guān)狀態(tài)時，導(dǎo)通損耗較大，開啟門限電壓 VGS (th)較高（一般為 2~4V），要求驅(qū)動變壓器繞組的匝數(shù)比采用雙極型晶體管多 1倍以上。 MOSFET 中大多數(shù)集成有阻尼 二極管，而雙極型功率晶體管中大多沒有內(nèi)裝阻尼二極管。 MOSFET 具有負(fù)的電流溫度系數(shù)，可以避免熱不穩(wěn)定性和二次擊穿，適合在大功率和大電流條件下應(yīng)用。 (a) N 溝道內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖； (b) 電氣圖形符號 圖 21 電力 MOSFET 的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 1. MOSFET 的主要特點 MOSFET 是一種依靠多數(shù)載流子工作的典型場控制器件。 MOSFET在大功率開關(guān)電源中用作開關(guān)，比雙極型功率晶體管具有明顯的優(yōu)勢。在開關(guān)電源中，用作 開關(guān)功率管的 MOSFET 幾乎全部都是 N 溝道增強型器件。 開關(guān)晶體管 電力場效應(yīng) 晶體 管 MOSFET MOSFET 分 P 溝道耗盡型、 P 溝道增強型、 N 溝道耗盡型和 N 溝道增強型 4 種類型。 ② 選用原則：超快速 恢復(fù)二極管在開關(guān)電源中可作為阻塞二極管和次級輸出電壓的整流管。 2．檢測方法及選用原則 ① 檢測方法：利用萬用表的電阻檔或數(shù)字萬用表的二極管檢測檔，能洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 夠檢查二極管的單向?qū)щ娦?，并測出正向?qū)▔航?；用兆歐表能測出反向擊穿電壓。 ③恢復(fù)和快速恢復(fù)二極管有 3 種結(jié)構(gòu)，即單管、共陰對管和共陽對管。 ② 平均整流電流 Id：這時選用 二極管的又一個主要指標(biāo)。這兩種二極管具有開關(guān)特性好、耐壓高、正向電流大、體積小等優(yōu)點，在電子鎮(zhèn)流器、不間斷電源、變頻電源、高頻微波爐等設(shè)備中常用在整流、續(xù)流、限流等電路中。溫度越高，穩(wěn)壓誤差越大。 ② 穩(wěn)定電流 IE。 3．穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)如下： ① 穩(wěn)定電壓 VZ。選用穩(wěn)壓二極管的原則是：第一，注意穩(wěn)定電壓的標(biāo)稱值；第二，注意電壓的溫度系數(shù)。它的穩(wěn)壓性能洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 好，體積小，價格便宜?，F(xiàn)在市面上從 到 200V，各種型號規(guī)格齊全。 1．穩(wěn)壓二極管的分類 穩(wěn)壓二極管分低壓和高壓兩種。當(dāng)反向電壓達到并超過穩(wěn)定電壓時，反向電流突然增大，而二極管兩端的電壓恒定，這就叫做穩(wěn)壓。 (4) 反向恢復(fù)時間 trr：小于 10ns。 (2) 最大管壓降 VFM：小于 。在開關(guān)電源的過壓保護、反饋控制系統(tǒng)中常用到硅二極管，如 1N414 1N4448。高速開關(guān)硅二極管是高頻開關(guān)電源