讲开关电源实际电路分析

1,第22-23讲开关电源实际电路分析,主要内容,一、开关稳压电源概述二、开关电源的分类三、东芝L851机芯开关电源四、TCL21228彩电开关电源,2,一、开关电源概述,工作过程：50HZ交流未稳直流高频脉冲稳定直流。,1.组成框图,3,2.开关电源各组成电路和主要元器件作用低频整流滤波电路：将220V交流电网电压直接整流滤波成稳定的直流电压，通常在300V左右。储能电感：实现能量储存和转换。因常采用变压器形式，故又称储能变压器或开关变压器。输出端高频整流、滤波电路：将开关变压器输出的脉冲占空比可控的高频脉冲整流滤波成稳定的直流电压。开关调整管：工作在开关状态，控制接通或断开时间，可以控制输出直流电压的高低。开关振荡电路：为开关管提供开关振荡脉冲，使其工作在开关状态。,4,控制电路：通常由误差放大电路和脉宽控制电路组成。由误差放大电路对输出电压进行检测，产生误差信号，通过脉宽控制电路，控制开关管的导通时间，以达到控制输出电压的目的。过压、过流保护电路：在过压或过流时，使开关管截止或切断相关电路。3.开关电源的特点功耗小、效率高,电源效率一般为(8090)稳压范围宽,130260V过压、过流保护容易省去了笨重的电源变压器，体积小温升小热底板、开关管易击穿、电路复杂,5,4.基本原理,图示是开关稳压电源的基本原理图，由开关调整管VT，储能电路(由VD，L，C组成)和控制电路三部分组成。控制电路产生一个脉冲宽度可调的矩形脉冲，它控制开关调整管的导通时间的长短。当正脉冲来到时，VT饱和导通，通过VT的电流iL经L形成回路，通过L的电流iL不能突变，而是从零按线性增大。脉冲宽度越大，VT导通的时间越长，则iL越大。,6,二、开关稳压电源的分类,1.根据开关调整管与负载的连接方式划分并联式和串联式。串联型开关稳压电源框图,整机底板带电，俗称“热底板”。内阻小，稳压性能好，对开关调整管的最大集电极电流与c-e极间的耐压要求低。输出直流电压的纹波系数小，电路简单易调整。,7,并联型开关电源框图,并联型开关电源和串联型开关电源，都因主电源未能与电网火线隔离，会使底板带电。,8,变压器耦合并联型开关电源框图,将脉冲变压器次级电路和电网电源进行了隔离，机板上除了与变压器初级相联的电路外，其余电路均不带电，俗称“冷底板”。,9,2.根据开关调整管是否参与振荡划分：自激式和它激式自激式开关电源利用电源电路中的开关晶体管、脉冲变压器等组成正反馈环路，完成自激振荡，产生开关脉冲，开关调整管同时也是正反馈自激振荡环路中的振荡管。它激式开关电源需要外来激励信号来驱动开关调整管的通断，它激式开关电源中的开关调整管不参与开关脉冲的振荡。,10,3.根据输出电压的调整方式划分：调宽式和调频式稳压电源的调整和稳定，可调节开关脉冲的占空比来实现。调节的方法有两种：一种是周期保持不变而改变脉冲宽度，这种为调宽式开关稳压电源，如图a所示，另一种是改变占空比时，整个周期也改变，称为调频式开关稳压电源，如图b所示。,11,三、东芝两片机彩电开关电源,12,1、整流滤波电路电源开关闭合后,220V交流电经熔断管F801、线路滤波器T801，VD801VD804桥式整流后，在滤波电容C810上形成约300V左右未稳直流电压。C801、T801的作用是滤除市电内的高频干扰信号，同时也防止机内开关电源的干扰脉冲进入交流电网，C803C806用来滤除高频干扰并保护整流二极管。,13,STR5412内部电路,VT1为开关管，VT2为稳压控制管，VT3为误差放大管，R2和R4为取样电阻,2、开关振荡过程,14,C810上的300V直流电压,一路经开关变压器T802的一次绕组、加到STR5412的脚,STR5412的脚内接开关管VT1的集电极；另一路经启动电阻R811加到Q801脚内接的开关管VT1的基极，VT1被开启导通。VT1集电极电流在T802、绕组上产生正、负感应电势，在T802二次侧、正反馈绕组得到正负的感应电动势，此电势通过C811、R812加到Q801脚内部开关管的基极，使开关管VT1的集电极电流进一步增大，正反馈的结果,VT1迅速进入饱和导通状态。,15,开关管饱和时的电流,C811充电：T802正C811R812VT1b-e结STR-5412的脚T802负，充电电流保持VT1的饱和导通。+300V经T802、绕组和VT1对负载供电、对负载端电容C812充电，同时T802储存磁场能量。,16,开关管截止时的电流,正负电势经C812、L811使VD807导通，储存的磁场能通过VD807向负载泄放（T802正C812地VD807L811T802负）,对C812继续补充能量。C811电压经R812、STR-5412内部VD3放电；+300V也经R811对C811反向充电（+300VR811R812C811T802绕组、电源输出端的外接负载地）。这一过程使VT1的基极电位上升并重新导通。,17,VT1一旦退出饱和，集电极电流的减少，于是T802各绕组感应电势反相，T802正反馈绕组的感应电势变成负正,此感应电势再经R812、C811反馈到Q801脚内接的开关管VT1的基极，使VT1电流进一步减少，正反馈作用促使VT1迅速进入截止状态。3.稳压控制过程现以U0增加为例，说明稳压控制过程：U0Q801（STR-5412）的脚间电压UVT3的Ube3IC3VT2的Ib2VT2的Ic2VT2的c-e间电阻rceC811的充电时间即VT1的导通时间U0。反之亦然。,18,四、TCL21228彩电开关电源电路分析,19,1、开关振荡过程300V直流电压经T802一次绕组、加到开关管Q804的集电极，又经启动电阻R803加到开关管Q804的基极，为Q804提供正偏导通电流，Q804开启导通。Q804集电极电流流过、绕组，在其上产生正、负感应电动势，此电动势经T802互感耦合，在反馈绕组、上产生正、负感应电动势，该感应电动势为开关管Q804提供正反馈电压，使Q804迅速进入饱和状态。其正反馈回路是：T802端正Q804b-e结R815R814C808与D806端负。在Q804饱和期间，流经T802一次侧、绕组的集电极电流呈线性增长，其通路为：C806正端T802一次侧、绕组L801Q804c-e极R815R804C806负端。,20,2.稳压过程稳压电路由误差放大管Q801、取样电路和控制管Q802、Q803共同组成。、取样绕组上的感应电动势经D805整流、C811滤波，产生取样电压。当由于某种原因引起输出端112V电压升高时，取样电压亦升高，经R805、VR801、R806分压后，使误差放大管Q801基极电位上升，而Q801射极由D808提供基准电压,故误差放大管Q801正偏导通电压减小,集电极电流减小,集电极电位下降，经D813使Q802基极电位下降,会使Q802、Q803提前导通,并导致开关管Q804饱和期缩短而提前截止,促使输出电压降回正常值。所以，如果Q801出现截止性故障或Q802、Q803c-e短路性故障,都将可能导致输出电压下降，反之,将引起输出电压升高。,21,3.过压保护电路D809为保护二极管，当误差放大管Q801因故障引起集电极电位变高并超过9.1V时，D809便击穿导通，将Q802基极箝定在9.1V，不至于