《开关电源》PPT课件.ppt

第三章开光电源原理 第一节遥控彩电整机组成方框图 第二节开关稳压电源 一 关于开关电源 1 定义 电源调整管工作在开关状态的电源称为开关电源 注 串联稳压电源中 电源调整管工作在放大状态 2 开关电源电路组成 3 调整输出电压的方法 公式中 称为开关脉冲的 占空比 又叫 占空系数 可见 只要改变开关脉冲的 占空比 就可以改变输出电压的高低 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而改变输出电压高低 这种电源称为 调宽式 开关电源 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 电路中Q为开关管 工作于开关状态 Q饱和导通时相当于一只接通的开关 Q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 4 串联型开关电源工作过程 开关管饱和导通时 300V电源通过开关管Q 电感L和负载RL形成电流回路 同时向电容器C充电 在电感L和电容C中同时储能 二极管D处于反向截止状态 由于电感L中突然出现电流 将在L两端产生左正右负的自感电动势 负载两端电压等于300V电源电压与L两端自感电动势之差 开关管截止时 由于电感线圈中电流的突然中断 将在电感L两端产生左负右正的自感电动势 该自感电动势使续流二极管D导通 形成电流回路 同时 电容C也通过RL放电 可见负载电流由电感电流与电容放电电流两路同时提供 虽然开关管截止了 但是负载电流并没有中断 c 开关管截止时的等效电路 5 变压器型开关电源工作过程 开关管饱和导通 开关管电流在开关变压器初级产生上正下负的自感电动势 次级产生上负下正的互感电动势 整流二极管D截止 由电容器C放电形成负载电流 开关管截止 变压器初级电流中断 于是在初级绕组产生反方向的自感电动势 上负下正 次级互感电动势也反一个方向 次级互感电动势使整流二极管D导通 开关变压器次级电流一方面流入负载 另一方面向电容器C充电储能 以便开关管再次导通时向负载释放能量 二 CN 12机芯中的开关电源 A 作用 双向滤波 一方面避免电网供电线引入高频脉冲影响电视机正常收看 另一方面 防止开关电源对电网造成污染 B 电路组成 1 进线抗干扰电路 C 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 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 2 整流滤波电路 A 作用 利用二极管的单向导电性将交流电变为直流电B 电路 C 交流电正半周电流回路 在交流电正半周 输入电压左正右负 二极管VD501 VD504导通 VD502 VD503截止 电流从电源正端出发 经R502 VD501 由负载RL到地 再经VD504回到电源负端 形成一个回路 负载中的电流从上至下 负载两端电压上正下负 D 交流电负半周电流回路 在交流电负半周 输入电压反了一个方向 变为左负右正 这时 二极管VD502 VD503导通 而VD501 VD504截止 电流从电源正端出发 经VD502 RL到地 再经VD503 R502回到电源负端 虽然输入电压反了一个方向 但是 流经负载的电流方向却没有改变 仍然是从上往下 负载两端的电压仍然是上正下负 E 桥式整流滤波电路输入与输出电压波形对比 输入电压 无滤波电容时 加滤波电容以后 50Hz正弦交流电经整流后变为100Hz脉动直流电 再经电容器储能滤波 就得到了直流输出 3 自动消磁电路 A 作用 消除显象管阴罩和防爆钢带上的剩磁 保证CRT色纯良好 B 电路组成 C 原理 利用热敏电阻加热后阻值急剧增大的特点 在消磁线圈中得到一个由大渐小的消磁电流 可消除CRT阴罩和防爆钢带上的剩磁 消磁线圈 4 自激振荡电路 1 作用 产生间隙振荡 使开关管工作在开关状态 2 基本电路 3 工作原理 R520 R521 R522 R526 R515为开关管V513的偏置电阻 接通电源时 300V电源通过R520 R521 R522为开关管提供启动电流 使开关管导通 出现集电极电流 再利用开关变压器 绕组的正反馈形成振荡 4 振荡过程 a 开关管由截止转为饱和导通的过程 接通电源 R520 R521 R522为V806提供启动电流 使V806开始导通 出现集电极电流ic ic在T511中产生感应电动势e1与e2 e2又通过C514 R519形成正反馈 使V513很快进入饱和状态 开关管饱和以后 ic不再受ib控制 且有 ib ic 但是 ic会因T511的电感影响而呈增长趋势 而ib则因C514的充电而逐渐减小 经过一段时间后 开关管重新回到放大状态 开关管维持饱和导通时间的长短 取决于ic增长的速度与C514充电的快慢 b 开关管维持饱和导通的过程 c 开关管由饱和导通转为截止的过程 开关管重新回到放大状态后 ic将随ib的减小而减小 ic的减小 将在T511中产生反方向的感应电动势 使ib进一步减小 这又是一个正反馈过程 结果 V513很快进入截止状态 d 开关管维持截止的过程 开关管截止后 T511上的负电压与C514上的电压叠加以后加在V513基极 维持V513截止 开关管维持截止时间的长短 由以下三个因素决定 1 T511次级能量释放的快慢 2 300V电源通过R520 R521 R522向C514反向充电的快慢 当V513基极电位上升到0 6V以后 重新出现基极电流 回到振荡的第一过程 5 稳压系统 1 误差取样与比较放大电路 R561 R562 R563与RP551组成误差取样电路 取样电压来自 130V输出电压 R554 VD561组成基准电压形成电路 由于稳压管的作用 使得比较放大管V553发射极基准电压不随输出电压而变化 V553为比较放大管 它将取样电压与基准电压比较以后输出误差电流 该电流流入光耦管的二极管 若 130V输出电压升高 则取样电压升高 V553基极电压也升高 由于V553发射极电压不变 因而V553集电极电流增大 即误差电流增大 2 脉宽调整电路 V512为脉宽调整管 该机是通过V512对开关管V513基极电流的分流作用来控制开关管的导通时间长短 从而改变输出电压高低的 光耦管电流从以下三个方面影响开关管的基极电流 1 光耦管中三极管电流直接流入V512基极 通过V512对V513基极电流分流 2 光耦管中三极管电流的一部分为V511的基极电流 通过V511控制V512 进而控制V513的基极电流 3 光耦管中的三极管电流由开关管基极偏置电路提供 直接对开关管基极电流进行分流 当光耦管电流增大时 通过以上三条路经都使开关管V513基极电流减小 进而使开关管导通时间缩短 输出电压下降 6 开关电源的保护电路 1 过压保护 由VD518 VD519 R523 V512组成过压保护电路 当电源电压升高引起正反馈脉冲电压升高时 稳压管VD519被反向击穿 该管反向击穿电流流入V512基极 使V512饱和导通 使开关管be电极短路 从而迫使开关管停止振荡 2 过流保护 由R524 R526 R515与V512组成过流保护电路 在开关管饱和时 其基极必然有较大的基极电流以维持开关管饱和导通 若开关管基极电流太大 必然造成开关管饱和时间增长而出现过流 当开关管基极电流太大时 该基极电流在R524上的压降增大 通过R526 R515分压 必然使V512电流增大 这样 V512对开关管基极的分流作用增大 开关管导通时间缩短 避免了开关管出现过流 3 尖峰脉冲防护电路 接在开关变压器初级的R525 C516组成尖峰脉冲防护电路 在开关管截止瞬间 开关变压器初级电感与分布电容之间形成谐振 产生很高的尖峰脉冲 该尖峰脉冲有可能击穿开关管 接入R525 C516以后 使这种谐振被 阻尼 避免了过高尖峰脉冲的出现 保护了开关管 7 开机 待机控制电路 工作原理 开机时 CPU 7 脚为低电平 V585 V586截止 对开关电源电路无影响 待机时 CPU 7 脚为高电平 V585 V586饱和导通 V585导通 使稳压二极管VD586反向击穿 光耦管电流增大 通过稳压系统 使各路输出电压降为正常值的一半 这时130V输出电压约为65V左右 V586导通 使稳压电路中的V582 V583基极对地短路 因而 9V 25V 5V 1均无输出 但为CPU供电的 5V 2仍然有正常的 5V输出 三 PF29D18中的开关电源 1 基本电路 PF29D18中的进线抗干扰电路 整流滤波电路和自动消磁电路与H2158K电视机一样 只是元件编号不同 PF29D18中的开关电源除输出管外 其余功能全部由集成块TDA4605完成 开关管采用场效应管 工作频率高达500KHz 2 TDA4605内电路组成框图 3 由TDA4605组成的开关电源基本电路 4 PF29D18开关电源特点 1 TDA4605 脚为供电端 启动电压由整流电路中的VD803作半波整流 R802 C819滤波得到 当 脚电压达到10 3V以后 内部振荡电路开始振荡 电视机正常工作以后 由开关变压器 绕组的开关脉冲经VD819整流 C820 R819 C819滤波为TDA4605提供10 12V工作电压 当 脚电压超过18V时 进入过压保护状态 使TDA4605 脚无脉冲输出 3 TDA4605 脚为稳压系统的误差电流输入端 由开关变压器 脚的开关脉冲经VD823整流 C823滤波 得到与输出电压成正比的误差电压 再经R816 R817分压以后送至TDA4605 脚 以控制开关脉冲占空比 稳定输出电压 4 TDA4605 脚为初始电流输入及过压保护输入端 当市电升高时 C812上充电幅度上升 通过内部控制电路 可以减小输出脉冲占空比 当 脚电压超过3V时 内部保护电路动作 切断 脚输出脉冲 5 TDA4605 脚为欠压保护端 当 脚电压低于1 8V时 进入欠压保护状态 切断 脚输出脉冲 6 TDA4605 脚为过零检测输入端 通过R818 R825接至开关变压器 脚 只有当TDA4605 脚有连续脉冲输入时 TDA4605 脚才有激励脉冲输出 若TDA4605 脚没有连续脉冲输入时 虽然内部振荡电路也在振荡 但是TDA4605 脚却没有激励脉冲输出 7 TDA4605 脚为软起动电容外接端 利用C826的充电 能使启动延时约10ms 8 场效应管V840源极的VD815 C815 R815 R815A为削波电路 可防止场效应管截止时产生过高的尖峰脉冲 5 开机 待机控制电路 开机 待机控制电路由V862 VD861 VD863组成 电视机正常工作时 CPU 41 脚为低电平 V862截止 VD861 VD863也截止 开关电源输出的 8V和 5V 2电压正常 待机时 CPU 41 脚转为高电平 V862饱和导通 VD861和VD863也导通 使N851 N861输出电压显著下降 8V降至