【開關噴碼機】常見的開關工作原理
來源：未知 作者：志在千里 發布時間：2012-11-28 00:02 點擊數：1930
常見的開關電源有自激式串聯型開關電源、自激并聯型開關電源和它激式并聯型開關電源。 1。自激式串聯型開關電源。
自激式串聯型開關電源主要由整流電路、濾波電路、開關管、開關變壓器T、續流二極管VD、啟動電路、反饋電路、脈寬調整、取樣比較放大、過壓保護等電路組成。
其中，振蕩電路由開關管VT、開關變壓器T、啟動電路、反饋電路等組成，控制調整電路由脈寬調整和取樣比較放大電路組成。
自激式串聯型開關電源的優點是電路組成較簡單，元件少，成本低。 缺點是負載電路與市電網相連，整塊電路板帶電，屬于熱底板機芯，安全性較低。 經過整流電路把220V交流電變成脈動直流電，由濾波電容濾波后得到平滑的300V左右的直流電壓，一路通過開關變壓器T的Ll繞組加至開關管VTD的集電極，另一路通過啟動電路給開關管VT基極提供啟動電流，使開關管VT導通，利用開關變壓器的繞組感應出電動勢，形成正反饋使VT產生振蕩，電路開始工作。 脈寬調整、取樣比較放大、反饋電路等構成了調制脈寬信號。
當開關管VT基極為高電平時，VT飽和導通，電壓礬經過開關變壓器T的Ll繞組、VT的c-e電極對負載供電，同時對電容C進行充電，充電的極性為上正下負，另外，還以磁能的形式將電能儲存在開關變壓器的電感線圈中。
電流通過Ll時，使Ll形成左正右負的自感電動勢，L3繞組由于同名端的關系，感應出左正右負的互感電動勢，續流二極管VD因反偏截止。當開關管VT基極為低電平時，VT處于截止狀態，Ll中無電流通過，這時，Ll繞組兩端的自感電動勢極性反相，為左負右正，L3繞組上也感應出左負右正的電動勢，此時續流二極管VD導通，L3上儲存的磁能以電能的形式釋放，對電容C充電，充電電流方向L3右正_+C_地-÷VD-*L3左負，電容C獲得了電壓UO提供給負載RL，VT的截止狀態持續到下一個高電平到來時結束。 當市電電壓降低，輸出電壓UO下降，取樣電路將電壓的變化取崮，送至比較放大電路與基準電壓相比較，得到的誤差電壓使脈寬調整電路輸出高電平的時間延長，即使脈沖寬度增大，脈沖的占空比增大，VT導通的時間變長，使“通過L，、VT的c-e極對電容C充電時間延長，同時也加大了L．儲存的能量。在V截止時，Ll、L3上的電動勢就高，L3對電容C充電增加，使電容C兩端電壓升高而恢復到正常值。 當輸出電壓UO升高時，取樣比較電路輸出的誤差電壓使脈沖寬度變窄，脈沖占空比變小，從而使輸出電壓下降，UO恢復到正常值。過壓保護電路通常由可控硅或過壓保護二極管構成。 自激式并聯型開關電源工作原理與串聯型開關電源工作原理相同，只是利用開關變壓器的初、次級繞組將電路與電網隔離，使用更安全，電路方框圖如圖3-44所示。
2．它激式并聯型開關電源電路方框圖如圖3-45所示。 它激式并聯型開關電源與自激式并聯型開關電源的主要區別，在于它激式并聯型開關電源無正反饋電路，只是增加了啟動脈沖發生器來產生振蕩，輸出激勵脈沖去控制、觸發開關管工作，其他電路，如基準穩壓控制、保護電路、啟動電路等與自激式并聯型開關電源電路基本相同，目前這種類型的開關電源被廣泛采用。
它激式并聯型開關電源的啟動脈沖發生器主要由集成電路來完成，常用的集成電路有KA3842、TDA4605、TEA2019等。 其中，KA3842集成電路組成的開關電源應用的最為廣泛。 圖3-45中虛線框圖中的電路由集成電路完成，主要有啟動脈沖發生器（振蕩電路）、脈寬調整電路、保護電路、激勵輸出等。下面以KA3842組成的它激式并聯型開關電源為例，來說明這類型開關電源的工作原理。 KA3842是電源振蕩和電流控制專用集成電路，其內部含有振蕩器、振蕩整形電路、誤差放大器、電流檢測比較器、推挽輸出及過流保護和過壓保護電路，還有PWM鎖存器、欠壓限定電路等。KA3842內部方框圖與引腳簡稱.電路如圖3-47所示。 接通電源，220V交流電通過保險管FU1、Rl、干擾電路Cl、Ll、L2加到由VD1—VD4構成的橋式整流電路整流，C8濾波，在C8兩端獲得約+300V的直流電壓。 +300V的直流電壓一路經過電源開關變壓器T初級線圈至場效應管VT的D極（漏極）；另一路經過啟動電阻R2、R3降壓，VD6隔離，C5、C7退耦，至KA3842的⑦腳，形成約+15V電壓，作為KA3842的工作電壓。KA3842的⑧腳為SV基準電壓端，通過R9給C6充電到一定值時，④腳內部的電子開關通過C6放電，此時④腳內的電子開關斷開，這樣充電_÷放電_÷充電就形成了振蕩。
振蕩產生的脈沖信號經PWM鎖存器調整脈寬后加到推挽輸出器，放大后的脈沖信號由KA3842的⑥腳輸出，經R7、R6分壓后至VT的柵極(G極)。 VT在脈沖信號的控制下工作在開關狀態。當VT飽和時，電流通過T的①、②繞組在T中儲能，T各繞組產生的感應電動勢，由于同名端的關系而使各路整流二極管截止。 當VT截止時，T放出能量，各繞組產生感應電動勢，相應二極管導通并經電容濾波后形成供給后級各路工作的直流電壓。T的③、④繞組產生感應電動勢經R12、R13限流，VD10整流，Cll濾波得到約15V電壓，再經過VD9隔離后給KA3842的⑦腳供電。 R4、C4、VD5與C13、VD8、C12、R5等為抑制開關變壓器T的①、②繞組產生的廈相電動勢，避免VT在截止期間，T①、②繞組產生的反相電動勢與整流后的300V直流電壓疊加在一起加在VT的D-S極之間，對場效應管VT造成威脅，以保護VT不被擊穿。
當某種原因使輸出電壓升高時，開關變壓器T的③、④繞組感應電動勢也升高，經VD10整流，Cll濾波后的電壓也升高，經過Rll、Rl0、R14、RP分壓后，加到KA3842的②腳，經內部誤差放大器與基準電壓進行比較放大，產生誤差電壓加到PWM鎖存器，使振蕩脈寬減小。PWM鎖存器輸出校正后的脈沖信號經推挽輸出器放大后從⑥腳輸出，控制VT導通時間的變短，輸出電壓降低，達到穩壓輸出電壓的目的。調整RP可改變輸出電壓的大小，R15、C9形成環路負反饋補償，使誤差放大器工作穩定。
當負載過重或輸出電壓過高時，VT的D極、S極，R8中通過的電流增大，R8兩端電壓升高，通過R16至KA3842的③腳過電流檢測端，控制PWM鎖存器，使振蕩脈沖脈寬減小，輸出電壓降低，達到過流、過壓保護的目的。 當負載短路時，開關變壓器T次級繞組也被短路，③、④繞組上的感應電動勢為零，KA3842的⑦腳供電電壓消失，KA3842不能正常工作，VT截止，無電壓輸出，從而達到短路保護的目的 中山噴碼機宣
自激式串聯型開關電源主要由整流電路、濾波電路、開關管、開關變壓器T、續流二極管VD、啟動電路、反饋電路、脈寬調整、取樣比較放大、過壓保護等電路組成。
其中，振蕩電路由開關管VT、開關變壓器T、啟動電路、反饋電路等組成，控制調整電路由脈寬調整和取樣比較放大電路組成。
自激式串聯型開關電源的優點是電路組成較簡單，元件少，成本低。 缺點是負載電路與市電網相連，整塊電路板帶電，屬于熱底板機芯，安全性較低。 經過整流電路把220V交流電變成脈動直流電，由濾波電容濾波后得到平滑的300V左右的直流電壓，一路通過開關變壓器T的Ll繞組加至開關管VTD的集電極，另一路通過啟動電路給開關管VT基極提供啟動電流，使開關管VT導通，利用開關變壓器的繞組感應出電動勢，形成正反饋使VT產生振蕩，電路開始工作。 脈寬調整、取樣比較放大、反饋電路等構成了調制脈寬信號。
當開關管VT基極為高電平時，VT飽和導通，電壓礬經過開關變壓器T的Ll繞組、VT的c-e電極對負載供電，同時對電容C進行充電，充電的極性為上正下負，另外，還以磁能的形式將電能儲存在開關變壓器的電感線圈中。
電流通過Ll時，使Ll形成左正右負的自感電動勢，L3繞組由于同名端的關系，感應出左正右負的互感電動勢，續流二極管VD因反偏截止。當開關管VT基極為低電平時，VT處于截止狀態，Ll中無電流通過，這時，Ll繞組兩端的自感電動勢極性反相，為左負右正，L3繞組上也感應出左負右正的電動勢，此時續流二極管VD導通，L3上儲存的磁能以電能的形式釋放，對電容C充電，充電電流方向L3右正_+C_地-÷VD-*L3左負，電容C獲得了電壓UO提供給負載RL，VT的截止狀態持續到下一個高電平到來時結束。 當市電電壓降低，輸出電壓UO下降，取樣電路將電壓的變化取崮，送至比較放大電路與基準電壓相比較，得到的誤差電壓使脈寬調整電路輸出高電平的時間延長，即使脈沖寬度增大，脈沖的占空比增大，VT導通的時間變長，使“通過L，、VT的c-e極對電容C充電時間延長，同時也加大了L．儲存的能量。在V截止時，Ll、L3上的電動勢就高，L3對電容C充電增加，使電容C兩端電壓升高而恢復到正常值。 當輸出電壓UO升高時，取樣比較電路輸出的誤差電壓使脈沖寬度變窄，脈沖占空比變小，從而使輸出電壓下降，UO恢復到正常值。過壓保護電路通常由可控硅或過壓保護二極管構成。 自激式并聯型開關電源工作原理與串聯型開關電源工作原理相同，只是利用開關變壓器的初、次級繞組將電路與電網隔離，使用更安全，電路方框圖如圖3-44所示。
2．它激式并聯型開關電源電路方框圖如圖3-45所示。 它激式并聯型開關電源與自激式并聯型開關電源的主要區別，在于它激式并聯型開關電源無正反饋電路，只是增加了啟動脈沖發生器來產生振蕩，輸出激勵脈沖去控制、觸發開關管工作，其他電路，如基準穩壓控制、保護電路、啟動電路等與自激式并聯型開關電源電路基本相同，目前這種類型的開關電源被廣泛采用。
它激式并聯型開關電源的啟動脈沖發生器主要由集成電路來完成，常用的集成電路有KA3842、TDA4605、TEA2019等。 其中，KA3842集成電路組成的開關電源應用的最為廣泛。 圖3-45中虛線框圖中的電路由集成電路完成，主要有啟動脈沖發生器（振蕩電路）、脈寬調整電路、保護電路、激勵輸出等。下面以KA3842組成的它激式并聯型開關電源為例，來說明這類型開關電源的工作原理。 KA3842是電源振蕩和電流控制專用集成電路，其內部含有振蕩器、振蕩整形電路、誤差放大器、電流檢測比較器、推挽輸出及過流保護和過壓保護電路，還有PWM鎖存器、欠壓限定電路等。KA3842內部方框圖與引腳簡稱.電路如圖3-47所示。 接通電源，220V交流電通過保險管FU1、Rl、干擾電路Cl、Ll、L2加到由VD1—VD4構成的橋式整流電路整流，C8濾波，在C8兩端獲得約+300V的直流電壓。 +300V的直流電壓一路經過電源開關變壓器T初級線圈至場效應管VT的D極（漏極）；另一路經過啟動電阻R2、R3降壓，VD6隔離，C5、C7退耦，至KA3842的⑦腳，形成約+15V電壓，作為KA3842的工作電壓。KA3842的⑧腳為SV基準電壓端，通過R9給C6充電到一定值時，④腳內部的電子開關通過C6放電，此時④腳內的電子開關斷開，這樣充電_÷放電_÷充電就形成了振蕩。
振蕩產生的脈沖信號經PWM鎖存器調整脈寬后加到推挽輸出器，放大后的脈沖信號由KA3842的⑥腳輸出，經R7、R6分壓后至VT的柵極(G極)。 VT在脈沖信號的控制下工作在開關狀態。當VT飽和時，電流通過T的①、②繞組在T中儲能，T各繞組產生的感應電動勢，由于同名端的關系而使各路整流二極管截止。 當VT截止時，T放出能量，各繞組產生感應電動勢，相應二極管導通并經電容濾波后形成供給后級各路工作的直流電壓。T的③、④繞組產生感應電動勢經R12、R13限流，VD10整流，Cll濾波得到約15V電壓，再經過VD9隔離后給KA3842的⑦腳供電。 R4、C4、VD5與C13、VD8、C12、R5等為抑制開關變壓器T的①、②繞組產生的廈相電動勢，避免VT在截止期間，T①、②繞組產生的反相電動勢與整流后的300V直流電壓疊加在一起加在VT的D-S極之間，對場效應管VT造成威脅，以保護VT不被擊穿。
當某種原因使輸出電壓升高時，開關變壓器T的③、④繞組感應電動勢也升高，經VD10整流，Cll濾波后的電壓也升高，經過Rll、Rl0、R14、RP分壓后，加到KA3842的②腳，經內部誤差放大器與基準電壓進行比較放大，產生誤差電壓加到PWM鎖存器，使振蕩脈寬減小。PWM鎖存器輸出校正后的脈沖信號經推挽輸出器放大后從⑥腳輸出，控制VT導通時間的變短，輸出電壓降低，達到穩壓輸出電壓的目的。調整RP可改變輸出電壓的大小，R15、C9形成環路負反饋補償，使誤差放大器工作穩定。
當負載過重或輸出電壓過高時，VT的D極、S極，R8中通過的電流增大，R8兩端電壓升高，通過R16至KA3842的③腳過電流檢測端，控制PWM鎖存器，使振蕩脈沖脈寬減小，輸出電壓降低，達到過流、過壓保護的目的。 當負載短路時，開關變壓器T次級繞組也被短路，③、④繞組上的感應電動勢為零，KA3842的⑦腳供電電壓消失，KA3842不能正常工作，VT截止，無電壓輸出，從而達到短路保護的目的 中山噴碼機宣
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