保护电路——六重保护
1、输入端过压保护：压敏电阻（耐压值）
2、输入端过流保护：保险丝、热敏电阻
3、输出端过流保护：通过导线反馈，驱动变压器就会相 应动 作，关断电源的输出。
4、输出端过压保护：当比较器检测到的输出电压与基准电压 偏差较大时，稳压管就会对电压进行调整。
5、输出端短路保护：输出端短路时，比较器会侦测到电流的 变化，并通过驱动变压器、PWM关断开关管的输出。
当正半周时，二极管D1、D3导通， 在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通，在 负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成，得到 的是同一个方向的单向脉动电压。
滤波电路
滤波的基本概念：
利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。
电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并 联在负载两端。
t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线 下降，放电时间常数为RLC。
电容滤波波形图
非隔离式开关电源工作过程
对于输入与输出电压之间不需隔离，只用一个工作开关管VT和电 感L、二极管D、电容C组成的变换器电路最基本的为如下三种，其 原理电路如图2.6所示。
（1）串联开关或降压 变换器（buck converter）
全桥式变换器的工作波形
开关电路的PWM控制原理 PWM控制基本原理
开关电源的PWM控制原理可用图3.1的电路说明。它 由开关管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放 大器和基准源等部分构成。
开关型稳压电源原理图
三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控制开 关管的通断。
开关管导通时，向电感充电。当开关管截止时，必 须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流二极管D即可 起到这个作用，保护开关管。
开关稳压电源的特点
优点
1.效率高。一般在70～90%以上。而相应的线性稳压电源的效率仅有 50%左右。 2.体积小、重量轻，随着频率的提高，收效更显著。 3.稳压范围广，一般交流输入80～265V，负载作大幅度变化时，性 能很好。 4.噪声低，声频在20kHz以上时，已是人耳听不到的超声波，而开关 电源的工作频率一般都大于此频率； 5.性能灵活，通过输出隔离变压器，可得到低压大电流、高压小电 流；一个开关控制的一路输入可得到多路输出以及同号、反号等输 出； 6.电压维持时间长，为了适应交流停电时，计算机、现代自动化控 制设备电源转换的需要，开关电源可在几十毫秒内保证仍有电压输 出。 7.可靠性大，当开关损坏时，也不会有危及负载的高电压出现。
在当刚v2到过达909°0°时时，，正v弦2开曲始线下降 的下速降率。很先慢假。设所二以极刚管过关9断0，°时 二电极容管C就仍要然以导指通数。规在律超向过90°
后速负始的率载点某越的Ｒ个来L放放点越电电快，速。，正率指二弦很数极曲大放管线。电关下起断降。的
所以，在t1到t2时刻，二极管导电，
Ｃ充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到
否
查找击穿 原因
常
检查相关元
更换相
检修启
检修脉冲产
件是否击穿 有 关元件
动电路
生电路
元
无元件击穿
件
更换保险管 击
穿
FU
对50Hz低频而言，电容呈开路，而电感则呈
短路。因此，50Hz市电可以顺利通过。
220V 市电
S1
L C1
C2
至整流滤波
电路
FU
高压整流滤波电路
1.电路组成：
由一个全桥（由四个二极管组成） 和两个高压电解电容组成。把220V交 流市电转换成400V左右的直流电。
单相桥式整流电路
整流电路工作原理
在输入电压一定时， 输出电压与占空比成正比。
由以上分析可以得出如下结论：
1．开关管工作在开关状态，功耗大大降低， 电源效率大为提高；
2．开关管在开关状态下工作，为得到直流输出， 必须在输出端加滤波器；
3．可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值； 4．由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体
积可大大减小。
220V 市电
S1
L2
C1
C02
至整流滤波
电路
FU
EMI原理图
• 2.作用：双向滤波
– 避免电网供电线引入高频脉冲影响电子电路； – 防止开关电源对电网造成污染。
工作原理：
对高频干扰信号而言，电容呈短路，而电 感则呈开路。高频干扰被电容短路。
220V 市电
S1
L C1 0.1u
C2 0.1u
至整流滤波 电路
开关电源
（3）：第三大类：DC/AC开关电源； 逆变器
（4）：第四大类：AC/AC开关电源。 变频器
• 按开关管和输出之间是否有变压器隔离可分为下列两大
类：
（1）：第一大类：无变压器的非隔离式； （2）：第二大类：有变压器的隔离式。
4
直流稳压电源 直流稳压电源的发展
直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。传统的 稳压电源是采用串联式线性转换方法设计制作的。
（2）并联开关或升压 变换器（boost converter）
（3）串—并联开关 或降、升压变换器 （buck-boost converter）
非隔离式的DC→DC变换电路
调整输出电压的方法：
Vi
Vk
Vo
t
t
ห้องสมุดไป่ตู้
t
ton T
K
电压
Vi
Vk 变换器
VO =
ton T
·Vi =D·Vi
Vo
RL
占空比
• 只要改变开关脉冲的“占空比”，就可以改 变输出电压的高低。
变压器原副方是隔离的，而输入电压是直接从交流市电整流得到 的高压直流。
高频变压器开关电源基本结构框图
开关电源原理示意图
输入电压Uin与导通比α的对应关系
U0
U in U 0
U0
t min 1 t min
U inH
t max 1 t max
U inL
由于输入电压最高时，相应的导通比是最小，输入电压最低时，
为了稳定输出
电压，按电压负
反馈方式引入反 馈。
设输出电压增
加，FVO增加， 比较放大器的输 出Vf减小，比较 器方波输出的toff 增加，开关管导
通时间减小，输
出电压下降。起 到了稳压作用。
输出波形
见图。开关
管发射极输 出 电 压 VE 为 方波，由于
滤波电感的
存在，使输 出电流iL为锯 齿波，趋于
王丽琼
一、 概论
电源及开关电源
将电网或电池的一次电能，转换为符合电子设备要求的二 次电能，这样的变换设备便是电源。
电源是一切电子设备的心脏，没有电源，电子设备就不可 能工作。
电源常用 的连接方 式
串联线性电源 高频开关电源
2
串联线性电源与开关电源的区分
• 串联线性电源：
– 电源调整管工作在放大状态; – 效率低，损耗大，温升高。
平滑。输出
则为带纹波 的直流电压。
开关电源波形图
忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为vE的平均分量。
于是有
q称为占空比 方
1
VO = T
t1 0
vEdt
1 T
T
t1 vEdt
波高电平的时间占 整个周期的百分比。
1
1
T (VD )toff + T (VI VCES )ton
VI
ton T
VI q
功率开关器件
高频变压器
输出电路
电路包含：输出整流、滤波和输出EMI电路
整流
滤波 Uo
AC/DC
DC/DC
PWM控制电路、均流电路、 保护电路、辅助电源电路
控制电路
图中输入回路的作用是将交流输入电压整流滤波变为平滑的高压直流 电压；功率变换器的作用是将高压直流电压转换为频率大于20KHZ的高频脉 冲电压；整流滤波电路的作用是将高频的脉冲电压转换为稳定的直流输出电 压；开关电源控制器的作用是将输出直流电压取样，来控制功率开关器件的 驱动脉冲的宽度，从而调整开通时间以使输出电压可调且稳定。从框图中可 见，由于高频变压器取代了笨重的工频（50HZ）变压器，从而使稳压电源 的体积和重量大大减小。
晶体管串联式线性稳压电源
当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压大电流、 高效率、重量轻、体积小的方向发展。在这种要求面前首先得到 发展的是晶体管串联式开关稳压电源。
晶体管串联式开关稳压电源
输入回路
包含：EMI、缓启动和APFC电路
Ui 滤波
整流及滤波
功率变换器
变换电路有：反激、正激、推挽、半桥、全桥
串联型开关电源基本电路
• 电路中VT为开关管，工作于开关状态（VT饱和导 通时相当于一只接通的开关，VT截止时相当于一 只断开的开关）。
• 电感L和电容C为储能元件。 • RL为电源的负载。 • D为续流二极管，它在开关管截止时导通，保证
电感L中的电流不中断。
变压器型开关电源工作过程
共同特点:具有高频变压器,直流稳压是从变压器次级绕组的高频 脉冲电压整流滤波而来。
• 在具体电路中，可以使开关脉冲频率固定， 改变开关管导通时间ton而改变输出电压高低。 这种电源称为“调宽式”开关电源。PWM
• 也可以使开关管截止时间不变，只改变开关 管导通时间长短而改变输出电压高低。这种 电源称为“调频调宽”式开关电源。PFM
串联型（Buck） 开关电源工作过程
VT
L
D
C
RL
6、温度控制：通过温度探头检测电源内部温度，并智能调整 风扇转速，对电源内部温度进行控制。
开关稳压电源电路故障分析