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開關電源設計方案

2020/09/27
219
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開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術,控制開關晶體管開通和關斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關電源領域包含各種電子、電器設備,計算機、程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等。

隨著電源技術的發(fā)展,低電壓,大電流的開關電源因其技術含量高,應用廣,越來越受到人們重視。在開關電源中,正激和反激式有著電路拓撲簡單,輸入輸出電氣隔離等優(yōu)點,廣泛應用于中小功率電源變換場合。跟反激式相比,正激式變換器變壓器銅損較低,同時,正激式電路副邊紋波電壓電流衰減比反激式明顯,因此,一般認為正激式變換器適用在低壓,大電流,功率較大的場合。

有一定電子基礎的同學都知道,開關電源的基本組成結(jié)果如下圖所示:

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從總體來看,這個電源結(jié)構(gòu)包含 4 個大的模塊:輔助電路、主電路、控制電路、檢測電路。

而主電路里包含 5 個模塊,沖擊電流限幅,這個線路主要用來限制接通市電時電源瞬間產(chǎn)生的充電電流,我們俗稱沖擊電流,一般的開關電源都會通過一個 NTC 熱敏電阻來進行限制,高端一點的開關電源還會加上 TVS 避雷管等一些器件進行進一步限制。

輸入濾波器,一般采用在 LN 線之間加上差模電感,在 L/N 與大地之間加上共模電感,主要有兩個功能,一個是為了濾除電網(wǎng)中存在的雜波,另一個是為了阻礙電源自身產(chǎn)生雜波傳輸反饋給電網(wǎng)。

整流濾波電路,這個電路就比較常見了,幾乎所有電源都會使用到,主要功能就是將 AC 電壓轉(zhuǎn)換成比較平穩(wěn)的 DC 電壓,整流功能一般采用整流橋堆或者二極管來實現(xiàn),濾波線路一般采用 LC 線路,或者濾波效果更加好一點的π型濾波線路。

功率轉(zhuǎn)換電路,也就是我們電源的心臟部分,其中最主要的元器件就是變壓器,通過變壓器繞組的不同來將高壓直流轉(zhuǎn)換為低壓直流,具體計算可以參考之前變壓器設計部分。

輸出整流濾波線路,一般采用輸出二極管加上π型濾波線路進行組合。

檢測電路就比較簡單,主要包含各種的保護線路和反饋線路,從主電路中檢測各個信號是否正常,然后反饋給控制電路進行調(diào)整。

控制電路就是我們通常說的 PWM 線路,這個線路主要通過調(diào)節(jié)占空比來對輸出電壓進行調(diào)節(jié),當然還有兩種調(diào)節(jié)方式,一種叫做 PFM,這個是通過調(diào)節(jié)頻率對電源輸出進行調(diào)節(jié),另一種就是 PWM 和 PFM 的結(jié)合體。

輔助電源,在一般的開關電源里稱為 Standby 線路,這個線路一般作用是起到提供輔助電壓的作用,最常見的就是通過線路得到一個穩(wěn)定的 VCC 電壓,然后提供給各個芯片。? ? ????

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公眾號開關電源解析主筆,開關電源工程師,從事電源行業(yè)8年,擅長高功率工業(yè)電源的設計調(diào)試,主要關注領域為集成電路,數(shù)字電路,人工智能電源等等,目前專注于手機充電器和液晶顯示器的領域,希望分享自己的電源知識,為想要從事電源行業(yè)的人才提供一個敲門磚。