开关电源预备知识课件

1、开关电源预备知识课件开关电源预备知识开关电源预备知识2模拟电子技术基础模拟电子技术基础：开关稳压电源：开关稳压电源开关电源预备知识课件复习：复习：调整管工作在放大区调整管工作在放大区开关电源预备知识课件7.57.5开关稳压电源开关稳压电源7.5.17.5.1开关稳压电源基本原理开关稳压电源基本原理调整器件调整器件储能电路储能电路取样取样基准电压基准电压方波发生方波发生比较比较脉冲调宽脉冲调宽UIUORL一、组成：一、组成：调整管工作在开关状态调整管工作在开关状态开关电源预备知识课件二、工作原理：二、工作原理：（调宽式）（调宽式）1 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，

2、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。小，取决于调整管开关时间的长短。2 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。产生，并经脉冲调宽电路调制后得到。3 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

3、宽度进行调制。偏离正常值时，输出误差信号，对开关脉冲宽度进行调制。123例如：输出电压升高，脉宽变窄（即占空比例如：输出电压升高，脉宽变窄（即占空比D减小），调整管开启减小），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。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。反之亦然。开关电源预备知识课件三、一个具体的开关三、一个具体的开关稳压电源工作原理：稳压电源工作原理：储能电路：储能电路：即续流滤波电路即续流滤波电路储能电路组成：储能电路组成：续流二极管续流二极管储能电感储能电感储能滤波电容储能滤波电容开关电源预备知识课件四、储能电路：四、储能电路：1、串联型：储能电感

4、串联型：储能电感 和负载相串联和负载相串联、V V饱和导通时，饱和导通时，VDVD截止，截止，U UI I经经V V在在L L中产生电流中产生电流iL向电容向电容C充电。充电。、V V截止截止时，时， L L中的电流不能突变，产生左负中的电流不能突变，产生左负右正右正 的自感电动的自感电动势，势，VDVD导通，续流电流导通，续流电流 iZ 向电容向电容C充电充电，将，将L L中的磁能转换为电中的磁能转换为电 容容C C中的电能中的电能。总之，调整管总之，调整管V导通期间，导通期间，L储存磁能，并给电容储存磁能，并给电容C充电，同时向负载供电；充电，同时向负载供电；调整管调整管V截止期间，截止期

5、间，L释放磁能，转变为释放磁能，转变为C的电能，同时向负载供电。的电能，同时向负载供电。根据储能电感的连接方式可分为：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串联型并联型并联独立输出型开关电源预备知识课件2、并、并联型：储能电感联型：储能电感 和负载相并联和负载相并联、V V饱和导通时，饱和导通时，VDVD截止，截止，U UI I经经V V在在L L中产生电流中产生电流iL，L储能。储能。、V V截止截止时，时， L L中的电流不能突变，产生上负中的电流不能突变，产生上负下下正正 的自感电动的自感电动势，势，VDVD导通，续流电流导通，续流电流iZ 向电容向电容C充电充电，将，

6、将L L中的磁能转换为电中的磁能转换为电 容容C C中的电能中的电能。总之，调整总之，调整管管V导通期间，导通期间，L储存磁能，负载由电容储存磁能，负载由电容C供电；供电；调整管调整管V截止期间，截止期间，L释放磁能，转变为释放磁能，转变为C的电能，同时向负载供电。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。，为串联型的两倍。开关电源预备知识课件3、并、并联独立输出型：通过续流电感的电磁耦合，实现隔离输出。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）（电源输入端不使

7、用变压器、实现多种电压输出）应用最多的一种电路形式应用最多的一种电路形式三极管三极管V可使用功率场效应管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脉冲调宽、脉冲发生及误差信号的产生等可集成化例如TOP221 TOP227开关电源预备知识课件7.5.27.5.2三端单片开关三端单片开关 集成稳压器及其应用集成稳压器及其应用一、一、TOPSwitch简介：简介：（TOP221 TOP227）二、二、TOPSwitch工作原理：工作原理：详见详见P.215 216三端器件三端器件DIP8或或SMT8封装封装开关电源预备知识课件三、三、TOPSwitch的应用电路：的应用电路：

8、并联独立输出型并联独立输出型详见详见P.216 217开关电源预备知识课件工作原理说明：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。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开关管和脉宽调制采用三端单片集成稳压器TOP221P， 当当221P内开关功率管导内开关功率管导 通时，通时，N1上产生上正下负电压，上产生上正下负电压，N1储存能量。开关功率管截止时，储存能量。开关功率管截止时，N1上产上产 生上生上 负下正电压，负下正电压，N2产生上正下负电压，产生上正下负电压，VD2导通，

9、导通， 经经C2、L、C3滤波后提滤波后提 供供5V 输出电压。输出电压。UO1UZUF（LED正向压降）正向压降）2、N3上感应的交流电压经上感应的交流电压经VD3整流、整流、C4滤波，获滤波，获12V电压为电压为IC2中的光中的光 电三极管供电。电三极管供电。 稳压原理：稳压原理：例例UO1IF（LED正向电流）正向电流）IC（IC1 控制电流控制电流) D（占空比）（占空比） UO13、保护电路：、保护电路：R3、C1和和VD14、自动启动时间控制：、自动启动时间控制：C50.83S开关电源预备知识课件另一种并联独立输出型开关电源另一种并联独立输出型开关电源开关由一个开关由一个功率场效应

10、管功率场效应管构成（兼脉冲发生），也称为单激型。构成（兼脉冲发生），也称为单激型。脉宽调制等由集成电路脉宽调制等由集成电路 c3842 完成完成。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。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。用用PWM控制功率开关管，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，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。使用闭环反馈可以稳定电压、电

11、流或限制功率。 单激型反激式电路结构及工作原理：单激型反激式电路结构及工作原理： D1：续流二极管：续流二极管C： 滤波电容滤波电容 开关电源预备知识课件 V导通时，电流导通时，电流I通过通过L1，电流逐渐增加，产生变化磁场，电流逐渐增加，产生变化磁场，L1中自感电动中自感电动势上正下负，在次级绕组势上正下负，在次级绕组L2产生感应电压为上负下正，产生感应电压为上负下正，D1截止截止L1.储能储能221LI V V截止时截止时L1L1中电流不能突变，产生自感电动势下正上负，经电磁耦合，在中电流不能突变，产生自感电动势下正上负，经电磁耦合，在L2L2中产生感应电压为上正下负，中产生感应电压为上正

12、下负，D1D1导通，感生电流从导通，感生电流从D1D1、RLRL构成闭合回路，构成闭合回路，L1L1储能得到释放。储能得到释放。开关电源预备知识课件三端单片脉宽调制开关集成稳压器综述三端单片脉宽调制开关集成稳压器综述1.1994年一代年一代 TOPSwitch型号：型号：TOP100 104200 204/214 209/210封装：封装：DIP8SMD8开关频率：开关频率：100KHz工作电压：工作电压：110V230VDIP8或或SMT8封装封装开关电源预备知识课件2.1994年二代年二代TOPSwitch型号：型号：TOP221 227封装：封装： TO220 （TOP221Y 227Y

13、） DIP8 （TOP221P 224P） SMD8 (TOP221G 227G）开关频率：开关频率：100KHz工作电压：工作电压：85V 265V三端器件三端器件DIP8或或SMT8封装封装开关电源预备知识课件3.2000年初三代年初三代TOPSwitchFX 灵活（灵活（Flexible)型号：型号：TOP232/P/G/Y TOP233/P/G/Y TOP234/P/G/Y封装：封装： TO2207B 有有5个引脚个引脚C控制端控制端M多功能端多功能端S源极源极F开关频率选择开关频率选择D漏极漏极过压保护过压保护欠压保护欠压保护遥控遥控外同步外同步若采用若采用DIP8和和SMD8封装时

14、无封装时无F端，等效为四端器件端，等效为四端器件若若M、F端均接端均接S极，相当于极，相当于TOPSwitch若若F与与S相接，开关频率相接，开关频率130KHz若若F与与C相接，开关频率相接，开关频率 65KHz 控制原理：控制原理：Uo反馈电流反馈电流IcD Uo开关电源预备知识课件4.2000年年11月四代月四代TOPSwitchGX型号：型号：TOP242 249封装：封装： TO2207C 有有6个引脚个引脚即即XLCSFD相当于相当于TOPSwitchFX的的M端分为端分为X（设定极限电流端）（设定极限电流端）L（线路检测端）（线路检测端）Tiny Switch系列：系列：将控制将

15、控制IC和和MOSFET功率管集成于一体，依负载自功率管集成于一体，依负载自动调整开关频率，提高效率，动调整开关频率，提高效率，4个引脚。个引脚。D功率管漏极功率管漏极BP旁路（外接滤波电容）旁路（外接滤波电容）S源极源极EN使能控制端（高电平时使能控制端（高电平时MOSFET导通导通） Tiny Switch系列：系列：TNY264P/G TNY266P/G TNY268P/G实际引出端有实际引出端有7个个型号：型号：TNY253 255开关电源预备知识课件脉宽调制集成电路脉宽调制集成电路 c3842简介简介3 3脚为最大电流限制，调整输出最大电流脚为最大电流限制，调整输出最大电流7 7脚为

16、电源正极脚为电源正极5 5脚为电源负极脚为电源负极6 6脚为脉冲输出直接驱动场效应管脚为脉冲输出直接驱动场效应管2 2、4 4脚为电压反馈，脚为电压反馈，可调节输出电压可调节输出电压4 4、8 8脚外接振荡电阻和振荡电容脚外接振荡电阻和振荡电容开关电源预备知识课件单极反激式开关电源的应用单极反激式开关电源的应用智能型充电器（智能型充电器（36V36V）附图附图2智能型充电器（智能型充电器（36V）开关电源预备知识课件T0T0：双向滤波抑制干扰，：双向滤波抑制干扰，D1D1：整流：整流C11C11：滤波：滤波IC1IC1：c3842c3842脉宽调制集成电路。脉宽调制集成电路。 其其5 5脚为电

17、源负极，脚为电源负极， 7 7脚为电源正极，脚为电源正极， 6 6脚为脉冲输出直接驱动场脚为脉冲输出直接驱动场 效应管效应管Q1(K1358) Q1(K1358) 3 3脚为最大电流限制，调整脚为最大电流限制，调整 R25(2.5R25(2.5欧姆欧姆) )的阻值可以调的阻值可以调 整充电器的最大电流。整充电器的最大电流。 2 2脚为电压反馈，可以调节脚为电压反馈，可以调节 充电器的输出电压。充电器的输出电压。 4 4脚外接振荡电阻脚外接振荡电阻R1,R1,和振荡和振荡 电容电容C1C1。T1T1为高频脉冲变压器，其作用有三个：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

18、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。第二是起到隔离高压的作用，以防触电。第三是为第三是为c3842c3842提供工作电源。提供工作电源。开关电源预备知识课件D4D4：高频整流管（：高频整流管（16A60V16A60V）C10C10：低压滤波电容，：低压滤波电容，D5D5：12V12V稳压二极管，稳压二极管，IC3IC3：(TL431)(TL431)为精密基准电压源，配合为精密基准电压源，配合IC2(IC2(光电耦合器光电耦合器4N35)4N35) 起到自动调节充电器电压的作用。起到自动调节充电器电压的作用。 调整调整w2(w2(微调电阻微调电阻) )可以细调充电器

19、的电压。可以细调充电器的电压。D6D6：充电指示灯，：充电指示灯，D10D10：电池浮充（充满）指示灯。：电池浮充（充满）指示灯。 R27R27：电流取样电阻（：电流取样电阻（0.10.1欧姆，欧姆，5w5w） 改变改变W1W1的阻值可以调整充电器转浮充的拐点电流（的阻值可以调整充电器转浮充的拐点电流（200200300 mA300 mA）。）。开关电源预备知识课件通电开始时，通电开始时，C11C11上有上有300v300v左右电压。此电压一路经左右电压。此电压一路经T1T1加载到加载到Q1Q1。第二路经。第二路经R5,C8,C3, R5,C8,C3, 达到达到IC1IC1的第的第7 7脚。强

20、迫脚。强迫IC1IC1启动。启动。IC1IC1的的6 6脚输出方波脉冲，脚输出方波脉冲，Q1Q1工作，工作，电流经电流经R25R25到地。到地。同时同时T1T1副线圈产生感应电压，经副线圈产生感应电压，经D3D3、R12R12给给IC1IC1提供可靠电源。提供可靠电源。T1T1输出线圈的电压经输出线圈的电压经D4D4、C10C10整流滤波得到稳定的电压。整流滤波得到稳定的电压。 此电压一路经此电压一路经D7D7（D7D7起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用）给电池充电。起到防止电池的电流倒灌给充电器的作用）给电池充电。第二路经第二路经R14R14、D5D5、C9, C9, 为为LM358(LM358(双运算放大器，双运算放大器，1 1脚为电源地，脚为电源地，8 8脚为电源正脚为电源正) )及及其外围电路提供其外围电路提供12V12V工作电源。工作电源。 D9D9为为LM358LM358提供基准电压，经提供基准电压，经R26R26、R4R4分压达到分压达到LM358LM358的第的第2 2脚和第脚和第5 5脚。脚。开关电源预备知识课件 正常充电时，正常充电时，R27R27上端有上端有0.150.150.18V0.18V左右电压，此电压经左右电压，此