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电源电路组成及作用介绍_电源电路原理图及工作

  电源电路是指提供给用电设备电力供应的电源部分的电路设计,使用的电路形式和特点。既有交流电源也有直流电源。

  自然界产生的连续性物理自然量,将连续性物理自然量转换为连续性电信号,运算连续性电信号的电路即称为模拟电路。模拟电路对电信号的连续性电压、电流进行处理。

  最典型的模拟电路应用包括:放大电路、振荡电路、线性运算电路(加法、减法、乘法、除法、微分和积分电路)。运算连续性电信号。

  数字电路又名逻辑电路,是一种将连续性的电信号,转换为不连续性定量电信号,并运算不连续性定量电信号的电路。数字电路中,信号大小为不连续并定量化的电压状态。多数采用布尔代数逻辑电路对定量后信号进行处理。典型数字电路有,门电路、触发器、寄存器、加法器、减法器等,来运算不连续性定量电信号。

  集成电路亦称为IC。运用集成电路设计程序(IC设计),将一般电路集成到半导体材料里的半导体电路(一般为硅片),称为集成电路。利用半导体技术制造出集成电路(IC)。

  每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点,因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。

  电子电路中的电源一般是低压直流电,所以要想从220伏市电变换成直流电,应该先把220伏交流变成低压交流电,再用整流电路变成脉动的直流电,最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高,所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分,见图1。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器,需要介绍的只是后面三种单元电路。

  整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。

  半波整流电路只需一个二极管,见图2(a)。在交流电正半周时VD导通,负半周时VD截止,负载R上得到的是脉动的直流电

  全波整流要用两个二极管,而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线(b)。负载RL上得到的是脉动的全波整流电流,输出电压比半波整流电路高。

  用4个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线(c)。负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。

  用多个二极管和电容器可以获得较高的直流电压。图2(d)是一个二倍压整流电路。当U2为负半周时VD1导通,C1被充电,C1上最高电压可接近1.4U2;当U2正半周时VD2导通,C1上的电压和U2叠加在一起对C2充电,使C2上电压接近2.8U2,是C1上电压的2倍,所以叫倍压整流电路。

  整流后得到的是脉动直流电,如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分,就可得到平滑的直流电。

  把电容器和负载并联,如图3(a),正半周时电容被充电,负半周时电容放电,就可使负载上得到平滑的直流电。

  用1个电感和1个电容组成的滤波电路因为象一个倒写的字母“L”,被称为L型,见图3(c)。用1个电感和2个电容的滤波电路因为象字母“”,被称为型,见图3(d),这是滤波效果较好的电路。

  电感器的成本高、体积大,所以在电流不太大的电子电路中常用电阻器取代电感器而组成RC滤波电路。同样,它也有L型,见图3(e);型,见图3(f)。

  开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

  开关电源的工作过程相当容易理解。在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线性电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断状态。在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏安乘积总是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)。功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。

  与线性电源相比,PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比是开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来生高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。

  控制器的主要目的式保持输出电压稳定,其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能模块电压参考和误差放大器,可以设计成与线性调节器相同。它们的不同之处在于,误差放大器的输出(误差电压)在驱动功率管之前要经过一个电压脉冲转换单元。

  开关电源有两种主要的工作方式:正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很少,但是工作过程相差很大,在特定的场合下个有优点。

  正激式变换器的优点式:输出电压的纹波峰峰值比升压式变换器低,同时可以输出比较高的功率,正激式变换器可以提供数千瓦的功率。

  升压式变换器中峰值电流较高,因此只适合功率不大于150W的应用场合,在所有拓扑中,这类变换器所用的元器件最小,因而在中小功率的应用场合中和流行。

  第二 通过高频PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上;

  第四 输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制PWM占空比,以达到稳定输出的目的.

  ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。

  ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。

  ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。

  ① 输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。

  ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于 C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。


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