开关电源实训报告.ppt

开关电源各功能 电路分析 串联型稳压电源串联型稳压电源 调整管工作在放大区 7.5 开关稳压电源 7.5.1 开关稳压电源基本原理 调整器件 储能电路 取 样 基准电压 方波发生 比 较 脉冲调宽 UI UO RL 一、组成： 调整管工作在开关状态 二、工作原理： （调宽式） 1、输入和输出之间接开关调整管和储能电路。调整管周期性开、关， 将能量输入储能电路，经均衡滤波后成为电压输出，输出电压的大 小，取决于调整管开关时间的长短。 2、调整管的开关状态受脉冲电压的控制，脉冲电压则由方波发生电路 产生，并经脉冲调宽电路调制后得到。 3、取样比较电路将一部分输出电压和基准电压进行比较，当输出电压 偏离正常值时，输出误差信号，对开关脉冲宽度进行调制。 1 2 3 例如：输出电压升高，脉宽变窄（即占空比D减小），调整管开启 时间缩短，输入储能电路的能量减小，输出电压降低。 反之亦然。 三、一个具体的开关 稳压电源工作原理： 储能电路： 即续流滤波电路 储能电路组成： 续流二极管 储能电感 储能滤波电容 四、储能电路： 1、串联型：储能电感 和负载相串联 、V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流iL向电容C充电。 、V截止时， L中的电流不能突变，产生左负 右正的自感电动 势，VD导通，续流电流 iZ 向电容C充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。 总之，调整管V导通期间，L储存磁能，并给电容C充电，同时向负载供电； 调整管V截止期间，L释放磁能，转变为C的电能，同时向负载供电。 根据储能电感的连接方式可分为： 串联型 并联型 并联独立输出型 2、并联型：储能电感 和负载相并联 、V饱和导通时，VD截止，UI经V在L中产生电流iL，L储能。 、V截止时， L中的电流不能突变，产生上负 下正的自感电动 势，VD导通，续流电流iZ 向电容C充电，将L中的磁能转换为电 容C中的电能。 总之，调整管V导通期间，L储存磁能，负载由电容C供电； 调整管V截止期间，L释放磁能，转变为C的电能，同时向负载供电。 并联型电路中，调整管承受的反峰电压为2UI ，为串联型的两倍。 3、并联独立输出型：通过续流电感的电磁耦合，实现隔离输出。 （电源输入端不使用变压器、实现多种电压输出） 应用最多的一种电路形式 三极管V可使用功率场效应管 脉冲调宽、脉冲发生及误差信号的产生等可集成化例如TOP221TOP227 7.5.2 三端单片开关 集成稳压器及其应用 一、TOP Switch简介： （TOP221TOP227） 二、TOP Switch工作原理： 详见P.215216 三端器件 DIP8或SMT8封装 三、TOP Switch的应用电路： 并联独立输出型 详见P.216217 工作原理说明： 1、单激型反激式开关电源：开关管导通时储能，开关管截止时，储能释放给负载。 开关管和脉宽调制采用三端单片集成稳压器TOP221P， 当221P内开关功率管导 通时，N1上产生上正下负电压，N1储存能量。开关功率管截止时，N1上产 生上 负下正电压，N2产生上正下负电压，VD2导通， 经C2、L、C3滤波后提 供5V 输出电压。 UO1UZUF（LED正向压降） 2、N3上感应的交流电压经VD3整流、C4滤波，获12V电压为IC2中的光 电三极管供电。 稳压原理：例 UO1IF（LED正向电流）IC（IC1 控制电流) D（占空比） UO1 3、保护电路：R3、C1和VD1 4、自动启动时间控制：C5 0.83S 另一种并联独立输出型开关电源 开关由一个功率场效应管构成（兼脉冲发生），也称为单激型。 脉宽调制等由集成电路c3842 完成。 开关管导通时储能，开关截止时，储能释放给负载，称为单激型反激式。 开关管导通时间长，传输电能多，变压器次级绕组输出电压高、电流大。 用PWM控制功率开关管， 就可以改变次级绕组输出的电压和电流，同时， 使用闭环反馈可以稳定电压、电流或限制功率。 单激型反激式电路结构及工作原理： D1：续流二极管 C： 滤波电容 V导通时，电流I通过L1，电流逐渐增加，产生变化磁场，L1中自感电动 势上正下负，在次级绕组L2产生感应电压为上负下正，D1截止L1.储能 V截止时L1中电流不能突变，产生自感电动势下正上负，经电磁耦合，在 L2中产生感应电压为上正下负，D1导通，感生电流从D1、RL构成闭合回路， L1储能得到释放。 三端单片脉宽调制开关集成稳压器综述 1.1994年一代 TOPSwitch 型号：TOP100104 200 204/214 209/210 封装：DIP8 SMD8 开关频率：100KHz 工作电压：110V 230V DIP8或SMT8封装 2.1994年二代 TOPSwitch 型号： TOP221227 封装： TO220 （TOP221Y 227Y） DIP8 （TOP221P 224P） SMD8 (TOP221G 227G） 开关频率：100KHz 工作电压：85V265V 三端器件 DIP8或SMT8封装 3.2000年初 三代 TOPSwitchFX 灵活（Flexible) 型号：TOP232/P/G/Y TOP233/P/G/Y TOP234/P/G/Y 封装： TO2207B 有5个引脚 C控制端 M多功能端 S源极 F开关频率选择 D漏极 过压保护 欠压保护 遥控 外同步 若采用DIP8和SMD8封装时无F端，等效为四端器件 若M、F端均接S极，相当于TOPSwitch 若F与S相接，开关频率130KHz 若F与C相接，开关频率 65KHz 控制原理：Uo反馈电流IcD Uo 4.2000年11月 四代 TOPSwitchGX 型号：TOP242249 封装： TO2207C 有6个引脚 即X L C S F D 相当于TOPSwitchFX的M端分为 X（设定极限电流端） L（线路检测端） Tiny Switch系列： 将控制IC和MOSFET功率管集成于一体，依负载自 动调整开关频率，提高效率， 4个引脚。 D功率管漏极 BP旁路（外接滤波电容） S源极 EN使能控制端（高电平时MOSFET导通） Tiny Switch系列： TNY264P/G TNY266P/G TNY268P/G 实际引出端有7个 型号：TNY253255 脉宽调制集成电路 c3842简介 3脚为最大电流限制，调整输出最大电流 7脚为电源正极 5脚为电源负极 6脚为脉冲输出直接驱动场效应管 2、4脚为电压反馈，可调节输出电压 4、8脚外接振荡电阻和振荡电容 单极反激式开关电源的应用智能型充电器（36V） 附图2智能型充电器（36V） T0：双向滤波抑制干扰， D1：整流 C11：滤波 IC1：c3842脉宽调制集成电路。 其5脚为电源负极， 7脚为电源正极， 6脚为脉冲输出直接驱动场 效应管Q1(K1358) 3脚为最大电流限制，调整 R25(2.5欧姆)的阻值可以调 整充电器的最大电流。 2脚为电压反馈，可以调节 充电器的输出电压。 4脚外接振荡电阻R1,和振荡 电容C1。 T1为高频脉冲变压器，其作用有三个： 第一是把高压脉冲降压为低压脉冲。 第二是起到隔离高压的作用，以防触电。 第三是为c3842提供工作电源。 D4：高频整流管（16A60V） C10：低压滤波电容， D5：12V稳压二极管， IC3：(TL431)为精密基准电压源，配合IC2(光电耦合器4N35) 起到自动调节充电器电压的作用。 调整w2(微调电阻)可以细调充电器的电压。 D6：充电指示灯， D10：电池浮充（充满）指示灯。 R27：电流取样电阻（0.1欧姆，5w） 改变W1的阻值可以调整充电器转浮充的拐点电流（200300 mA）。 通电开始时，C11上有300v左右电压。此电压一路经T1加载到Q1。第二路经 R5,C8,C3, 达到IC1的第7脚。强迫IC1启动。IC1的6脚输出方波脉冲，Q1工作， 电流经R25到地。同时T1副线圈产生感应电压，经D3、R12给IC1提供可靠电源。 T1输出线圈的电压经D4、C10整流滤波得到稳定的电压。 此电压一路经D7（D7起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用）给电池充电。 第二路经R14、D5、C9, 为LM358(双运算放大器，1脚为电源地，8脚为电源正)及 其外围电路提供12V工作电源。 D9为LM358提供基准电压，经R26、R4分压达到 LM358的第2脚和第5脚。 正常充电时，R27上端有0.150.18V左右电压，此电压经R17加到LM358第3 脚，从1脚送出高电压。此电压一路经R18，强迫Q2导通，D6（红灯）点亮，第 二路注入LM358的6脚，7脚输出低电压，迫使Q3关断，D10(绿灯)熄灭，充电器 进入恒流充电阶段。当电池电压上升到44.2V左右时， 充电器进