自激振荡开关电源.
开关电源自激频率计算公式
开关电源自激频率计算公式在开关电源中,自激振荡是一种常见的现象,它是由于开关管的导通和关断过程中的电荷积累和放电导致的。
自激振荡的频率是开关电源设计中需要重点考虑的参数之一,因为它直接影响到开关电源的稳定性和效率。
在本文中,我们将介绍开关电源自激频率的计算公式及其相关知识。
自激频率的计算公式可以通过开关电源的电路结构和元件参数来推导得出。
一般来说,开关电源的自激频率与开关管的导通和关断时间、输出电感和输出电容等参数有关。
下面我们将分别介绍这些参数对自激频率的影响,并推导出自激频率的计算公式。
首先,我们来看开关管的导通和关断时间对自激频率的影响。
在开关电源中,开关管的导通和关断时间决定了电荷的积累和放电的速度,进而影响自激振荡的频率。
一般来说,导通时间越短、关断时间越长,自激频率越高。
导通和关断时间可以通过开关管的参数和工作条件来计算得出,一般可以通过开关管的数据手册或者实际测量来获得。
其次,输出电感和输出电容也对自激频率有一定的影响。
在开关电源中,输出电感和输出电容是用来滤波和储能的元件,它们的参数会影响到自激频率的大小。
一般来说,输出电感越大、输出电容越小,自激频率越高。
输出电感和输出电容的数值可以通过电路设计来确定,一般需要考虑到输出电压的稳定性和输出波形的纹波等因素。
基于上述参数的影响,我们可以得出开关电源自激频率的计算公式如下:f = 1 / (2 π√(L C))。
其中,f表示自激频率,L表示输出电感的值,C表示输出电容的值,π表示圆周率。
通过这个公式,我们可以清晰地看到自激频率与输出电感和输出电容的关系,进而可以通过调节这两个参数来控制自激频率的大小。
除了上述参数之外,还有一些其他因素也会对自激频率产生影响,比如开关管的驱动电路、负载的变化等。
在实际设计中,需要综合考虑所有这些因素,并通过实验和仿真来验证自激频率的计算结果。
总之,开关电源自激频率是一个重要的设计参数,它直接影响到开关电源的性能和稳定性。
基于自激振荡的手机充电器电路
基于自激振荡的手机充电器电路百度文库---翩翩奇货1一,输入半波整流滤波电路:220V 交流从左边输入,一端经过一个4007二极管半波整流,另一端经过一个10欧1W 的碳膜电阻后,由10uF 高压电容滤波。
这个10欧的电阻是用来做过流保护的,如果后面出现故障等导致过流,那么这个电阻将被烧断,从而避免引起更大的故障。
二,初级开关管与其防护电路:电路中间的4007、4700pF 电容、82KΩ电阻,构成一个高压吸收电路,当开关管13003关断时,负责吸收线圈上的感应电压,从而防止高压加到开关管13003上而导致击穿。
13003为开关管,耐压400V,集电极最大电流1.5A,最大集电极功耗为14W,用来控制原边绕组与电源之间的通、断。
当原边绕组不停的通断时,就会在开关变压器中形成变化的磁场,从而在次级绕组中产生感应电压。
三,开关管驱动与保护电路:中间510KΩ为启动电阻,给开关管提供启动用的基极电流。
13003下方的10Ω电阻为电流取样电阻,电流经取样后变成电压(其值为10*I),这电压经二极管4148后,加至三极管C945的基极上。
当取样电压大约大于1.4V,即开关管电流大于0.14A 时,三极管C945导通,从而将开关管13003的基极电压拉低,从而集电极电流减小,这样就限制了开关的电流,防止电流过大而烧毁(其实这是一个恒流结构,将开关管的最大电流限制在140mA 左右)。
变压器左下方的绕组(取样绕组)的感应电压经底下整流二极管4148整流,22uF 电容滤波后形成取样电压。
为了分析方便,我们取三极管C945发射极一端为地。
那么这取样电压就是负的(-4V 左右),并且输出电压越高时,采样电压越负。
取样电压经过6.2V 稳压二极管后,加至开关管13003的基极。
前面说了,当输出电压越高时,那么取样电压就越负,当负到一定程度后,6.2V 稳压二极管被击穿,从而将开关13003的基极电位拉低,这将导致开关管断开或者推迟开关的导通,从而控制了能量输入到变压器中,也就控制了输出电压的升高,实现了稳压输出的功能。
自激式开关电源的原理
第3xx 自激式开关电源的原理与应用自激式开关电源利用调整管、变压器辅助绕组构成正反馈通路,实现自激振荡,再借助反馈信号稳定电压输出。
由于调整管兼作振荡管,所以无须专设振荡器,故所用的元器件较少,电路简单、成本低,在一定程度上简化了电路。
由于自激式开关电源经济实用,目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源,比如手机充电器、打印机、自动化仪器仪表、电视机和显示器等。
本章拟在讲述自激式开关电源基本电路的基础上,以几种变压器耦合型自激式开关电源的电路实例为载体,配合关键点的测试波形,剖析它们的工作原理,希望引领读者进入开关电源的万千世界。
3-1 自激式开关电源的工作原理自激式开关电源的特点1.自激式开关电源现在所有由市电供电的AC-DC设备,几乎全部采用变压器耦合型开关电源,也称为隔离型开关电源。
功率管周期性通断,控制开关变压器初级绕组存储输入电源的能量,通过次级绕组进行能量释放。
显然,开关电源的输入与输出是通过变压器的磁耦合传递能量的。
由于变压器绕组之间是绝缘的,因此初次级绕组完全隔离,即“热地”和“冷地”是绝缘的,且绝缘电阻和抗电强度均可达到很高,这一特点对用电安全尤为重要。
若开关管的激励脉冲是由变压器辅助绕组与开关管构成的正反馈环路自激振荡产生的,称为自激式开关电源。
由于自激式开关电源的调整管兼作振荡管,因此无须专设振荡器。
除非特别说明,本书讲述的自激式开关电源均是指自激式变压器耦合型开关电源,下面就介绍这方面的知识。
2.自激式开关电源的特点(1)自激式开关电源结构简单,生产制造成本低廉。
(2)自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡产生的,是一种非固定频率的变换电路,随输入电压和负载变化而变化,轻载时开关频率较高或间歇振荡,满载时频率会自动降低。
(3)自激式开关电源在占空比D发生改变时,开关管的与相对值发生变化,因此D变化范围较小,一般小于50%。
(4)自激式开关电源具备一定的自保护功能,一旦负载过重,必然破坏反馈条件,振荡将因损耗过大而减少或和间歇振荡,因此保护电路比较简单,这是自激式开关电源的一大优点。
自激式开关电源的分析方法
浅谈自激式开关电源的分析方法摘要 crt彩色电视机中主要采用分立元件组成的自激振荡式并联型开关电源电路,工作原理复杂、维修较困难。
本文结合笔者多年教学实际,提出了以自激振荡过程为核心的电路分析方法,便于学生较快地熟悉其工作原理,掌握保护电路和稳压电路的分析方法,具备快速检修开关电源的能力。
关键词自激振荡;开关电源;分析中图分类号tn86 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)44-0078-020 引言目前,crt彩色电视机中主要采用分立元件组成的自激振荡式并联型开关电源电路。
由于其核心器件电源调整管工作在非线性状态,与串联稳压电源相比,具有体积小、重量轻、效率高、电压适应范围宽等显著优点,但是其工作原理复杂、维修困难,在实际教学过程中学生难以迅速掌握。
本文介绍了以自激振荡过程为核心的分析方法,便于在教学过程中使学生熟悉其工作原理,具备快速检修开关电源的能力。
1 开关电源的工作原理220v交流电直接经低频整流滤波后得到300v左右的直流电压,利用高频自激振荡电路将直流电转化为30khz~60khz的脉冲信号,再经储能变压器的能量转换送入高频整流滤波电路,经高频续流二极管整流后得到所需的多组直流电压输出。
通过取样调整电路,改变高频脉冲的脉冲宽度或脉冲周期来稳定输出电压。
开关电源电路常分为低频整流滤波电路、自激振荡电路、稳压电路、保护电路和高频整流滤波电路等部分。
其工作过程中的关键环节是产生高频脉冲,在将能量转化为高频脉冲时,开关管工作在饱和导通和截止状态,提高了能量利用效率;将能量转化为高频脉冲,可以通过改变占空比调节向输出端提供的能量,有利于适应电网电压大范围的波动;将能量转化为高频脉冲后,可以减小高频滤波电容容量,有利于缩小电源体积,减少电源重量。
2 自激振荡电路原理分析自激振荡电路起振是自激式开关电源正常工作的必要条件,开关调整管和变压器初级绕组l1参与振荡过程。
当开关调整管工作在饱和导通状态时,在变压器初级绕组l1上产生上正下负的感应电动势,次级绕组l2产生上负下正的感应电动势,初级绕组l1中的电流逐渐增大;当开关调整管截止时,变压器初级绕组l1上产生上负下正的感应电动势,次级绕组l2产生上正下负的感应电动势,续流二极管vd导通,向负载提供能量,并对电容c充电。
自激振荡开关电源
自激振荡(RCC)开关电源中山市技师学院一、概述目前市场上销售的手机充电器,从电路结构和充电方式上可分为两大类:第一类是“机充式”充电器,另一类是“直充式”充电器(也叫座充)。
所谓“机充式”充电器,就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等(比SL1051、BQ241010/2/3等),输出电压一般在5.5~6.5V;而“直充式”充电器也叫万能充电器,直接对电池充电,由于锂电池(充)满电压为4.2V,所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。
手机充电器输出功率都比较小,一般在5W以下,国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。
为了节约成本,国内许多厂商都采用RCC(Ringing Chock Converter)开关电源设计方案。
RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉,所以深受国内厂商青睐。
然而,读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生,原因不是产品原理有问题,而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的;更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存,不得不使出最下策——只要能输出电压,尽其所能地节省元件!另外,国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕(反馈),因此输出电压很难控制,负载能力较差,空载时输出电压偏高,带上负载后电压才正常。
从目前市场上流通的充电器来看,成本基本在2-3元之间。
国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量,一般采用集成电路设计方案,电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高,成本通常是国内厂商的3-5倍,质量当然要好。
由于手机充电器输出功率较小(对电网干扰小)、产品受体积所限(消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”),无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器,输入侧电源滤波器(与EMC测试有关的元器件)都一概省去,部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容(Y电容)也节省掉了,所以,几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。
自激振荡电路原理详解
自激振荡电路原理详解自激振荡电路是一种常见的电路结构,在许多电子设备中发挥着重要作用。
它主要通过反馈机制来实现信号的自我增强和振荡,从而产生电磁波信号。
以下是有关自激振荡电路的详细解释和运作原理。
一、自激振荡电路基本原理自激振荡电路是通过电荷和电感之间的相互作用来产生电磁波。
当电荷从电容器中流出时,会在电感器周围产生一个磁场。
随着电荷流出电感器,磁场中的能量会逐渐减少。
但是,由于电荷的惯性,电场继续将电荷推动并流回电容器,因此电磁波能够在电路中不断地跳动。
二、自激振荡电路的构造自激振荡电路通常由电容、电阻和电感三种元器件组成。
当电容和电感相互连接时,如果电阻值太小,则电荷将流入电感并产生磁场,并使电容器中的电压特性变化。
这种变化将继续导致电感器周围的磁场的变化,从而形成电磁波信号的周期性振荡输出。
三、自激振荡电路的应用自激振荡电路的主要应用在无线电发射器和接收机中。
它可以产生高频率的电磁波,并将电信号转换成电磁波并传输。
在无线电接收机中,自激振荡电路被用于放大和检测接收到的电磁波信号。
四、自激振荡电路的优缺点自激振荡电路的主要优点是其简单、廉价和易于维护。
它不需要外部电源,只需要正确调整电路参数即可实现稳定的振荡输出。
然而,它的缺点是信号的质量和频率是由电路中的元器件参数和环境噪声所限定的。
此外,自激振荡电路需要考虑如何避免产生电磁干扰和引入杂音信号的问题。
五、自激振荡电路的优化为了优化自激振荡电路的性能,可以采取许多措施。
例如,采用高质量的元器件,通过加强反馈环路和调节偏置电路来保持稳定的输出。
此外,使用调节电路或者降噪电路可以减少电路中的干扰和信噪比。
六、自激振荡电路的安全性在使用自激振荡电路时需要注意防止电路出现短路和过载。
这些现象可能会引起电路破坏或者人身伤害,因此必须遵循安全标准和使用正确的电路组件。
总之,通过适当的设计和调整,自激振荡电路可以实现高品质、低成本、稳定和安全的振荡输出。
开关电源IC中误差放大器的自激振荡原理及补偿解决方法
根据公式:
将fz=5 kHz 带入,可得Cf=212 pF。
选择Cf为220 pF 即可。由于在电路中放入电容Cf,因此将产生一个新的极点,它的频率为:
将数值带入上式可得新的极点频率为1.5 MHz, 这相当于将外部极点P2 移动到了的P2′的位置。
由图6 可以看出尽管在增益0 dB 以上存在两个极点,但是当增益降为0 dB 时,相移依然没有超过-180°,所以自激振荡条件就被破坏,电路不会产生自激振荡。同时从图上可以看到,使用这种方法时放大器的带宽损失很小。但是根据式(3)可以看出,新极点的频率与放大器的增益有关,如果放大器增益过小,则会因为极点向高频率移动距离太小而大大影响到补偿的效果。特别地当作为电压跟随器使用时(此时放大器输出与反相输入端直接相连,反馈电阻为零),新极点的频率不会向高频移动,则此电路就会完全没有效果。由于各种因素的影响以及估算的误差,实际的特性曲线会与理论有一些差距,因此所设置的零点还需要通过实验来进行调整(后面的实验也证实了这一点)。
2 UC3875 误差放大电路
2.1 UC3875 误差放大电路结构
UC3875 是TI 公司生产的一款移相全桥软开关控制器,广泛应用于ZVS 和ZCS 拓扑结构的大功率开关电源当中。它内部包含一个误差放大器,该误差放大器输出端的输出电压与斜坡发生器的输出电压进行比较从而产生移相信号。它的AB 和CD 两组输出可以分别设定死区时间,非常适合应用于全桥谐振开关电源。本文中所用UC3875 的误差放大器部分电路接法。
误差放大器的正相输入端接参考电压,输出端通过一个150 kΩ 电阻反馈到反向输入端,反相输入端通过一个470 kΩ电阻与输出电压采样电路相连。
开关电源震荡原理
开关电源震荡原理
开关电源的震荡原理是指在开关电源电路中,由于元件参数或工
作状态不稳定,导致电路出现自激振荡,使输出波形发生明显的波动、噪声和幅度不确定等问题。
开关电源的震荡一般是产生于反馈回路中
的放大器,而此处的放大器一般指的是比较器,也就是误差放大器。
当误差放大器电路工作出现不稳定现象时,反馈回路的输出信号就可
能出现振荡。
造成震荡的原因可能是输出端负载变化导致反馈信号失真,或者是电源电压和电流等因素的杂波干扰引起的。
为了减少开关
电源震荡问题,我们需要优化电路设计、提高元件品质、加强抗干扰
能力等措施。
自激振荡电源原理
自激振荡电源原理小伙伴们!今天咱们来唠唠自激振荡电源的原理,这可是个超级有趣的东西呢。
咱先来说说电源吧,电源就像是一个能量的大仓库,给各种电器设备提供它们需要的电能。
而自激振荡电源呢,它就像是一个自己会给自己打鸡血,然后源源不断产生电能的小机灵鬼。
想象一下啊,自激振荡电源里面有这么几个关键的部分。
就像一个小团队一样,每个部分都有自己独特的作用。
有个叫放大器的家伙,这个放大器可不得了,它就像是一个声音超级大的扩音器。
不过它扩的不是声音,而是电信号哦。
当有一丁点儿小的电信号进去的时候,它能把这个小信号变得大大的。
然后呢,还有一个很重要的部分叫反馈网络。
这个反馈网络就像是一个调皮的小信使。
它的任务呢,就是把放大器放大后的信号,偷偷地拿出来一部分,然后再送回到放大器的输入端。
这就好像是一个循环一样,信号在里面转啊转。
那这个过程怎么就产生自激振荡了呢?这就像是一个很奇妙的连锁反应。
最开始的时候,可能电路里会有一些非常微小的干扰信号,就像是一阵轻轻吹过的微风。
这个微小的信号进入到放大器,放大器一下子就把它变得比较大了。
然后这个比较大的信号呢,通过反馈网络又回到了放大器的输入端。
这时候放大器又会把这个回来的信号再次放大。
就这样,这个信号就像滚雪球一样,越来越大。
而且啊,这个信号在放大和反馈的过程中,它的大小和相位也在不断地变化。
如果这个变化刚刚好,就像跳舞的时候每一步都踩在点子上一样,这个信号就会持续地振荡起来,自己给自己提供能量,然后就形成了稳定的自激振荡电源啦。
你看,这就像是一个自给自足的小世界一样。
它不需要外部额外给它一个特定的信号来让它工作,它自己就能从无到有地把电能给“折腾”出来。
就像一个人自己给自己鼓掌,然后越鼓越起劲,最后变成了一场盛大的狂欢。
在实际的电路里,自激振荡电源有很多的好处呢。
比如说,它可以用在一些对电源稳定性要求不是特别高,但是需要简单结构的地方。
像一些小功率的电子设备,它就像是一个小巧玲珑的能量源泉,默默地给设备提供着动力。
详解自激开关电源电路图
详解自激开关电源电路图该文章讲述了详解自激开关电源电路图.自激开关电源电路图,STR41090电源属于自激式并联型开关电源,适应电网电压能力为150-280V。
振荡过程 C808上约300V直流电压经R811加到N801的(2)脚内部开关管的B极,同时经T802的(1)、(3)绕组加到N801的(3)脚内部开关管的C极,开关管开始导通,电流流过T802的(1)、(3)绕组,在(1)、(3)绕组产生感应电压,极性为(3)正(1)负,经耦合,在(6)、(7)绕组也产生感应电压,极性为(7)正(6)负,此正反馈电压经C819、R817、R816送回到N801的(2)脚,使开关管电流进一步增大,雪崩的过程使开关管迅速饱和。
开关管饱和期间,T802(1)、(3)绕组的电流线性增大,VD821、VD822截止,T802储存磁场能量。
由于C819不断被充电,使N801的(2)脚电压不断下降,到某一时刻,N802(2)脚上的电压不能维持内部开关管的饱和,开关管退出饱和状态,C极电流减小,T802各绕组的感应电压极性全部翻转,反馈绕组(6)、(7)脚的电压极性为(6)正(7)负,经C819、R817、R816送到N801的(2)脚,使N801(2)脚电压进一步减小,又一雪崩过程使开关管迅速截止。
开关管截止期间,VD821导通,在C822电容上形成112V电压;VD822也导通,在C824电容上形成18V电压,T802储存的磁场能量被释放。
另一方面,C819上的电压经R817、R816、VD812、VD813放电,同时300V电压经R811给C819反向充电,这两个因素使C819左端的电压回升,即N801(2)脚的电压回升,当(2)脚电压上升0.6V以上时,开关管再次导通,开始下一周期的振荡。
稳压电路稳压电路由STR41090内部完成,T802的(5)、(6)脚为取样绕组,经VD814整流、C817滤波,在C817上形成取样电压,在正常情况下,C817上的电压约为84V,若输出电压112V升高,则取样电压也必定升高,该取样电压经R815送到N801的(1)脚,通过内部调节,最终使输出电压稳定在112V。
浅谈自激式开关电源的分析方法
浅谈自激式开关电源的分析方法摘要CRT彩色电视机中主要采用分立元件组成的自激振荡式并联型开关电源电路,工作原理复杂、维修较困难。
本文结合笔者多年教学实际,提出了以自激振荡过程为核心的电路分析方法,便于学生较快地熟悉其工作原理,掌握保护电路和稳压电路的分析方法,具备快速检修开关电源的能力。
关键词自激振荡;开关电源;分析0 引言目前,CRT彩色电视机中主要采用分立元件组成的自激振荡式并联型开关电源电路。
由于其核心器件电源调整管工作在非线性状态,与串联稳压电源相比,具有体积小、重量轻、效率高、电压适应范围宽等显著优点,但是其工作原理复杂、维修困难,在实际教学过程中学生难以迅速掌握。
本文介绍了以自激振荡过程为核心的分析方法,便于在教学过程中使学生熟悉其工作原理,具备快速检修开关电源的能力。
1 开关电源的工作原理220V交流电直接经低频整流滤波后得到300V左右的直流电压,利用高频自激振荡电路将直流电转化为30kHz~60kHz的脉冲信号,再经储能变压器的能量转换送入高频整流滤波电路,经高频续流二极管整流后得到所需的多组直流电压输出。
通过取样调整电路,改变高频脉冲的脉冲宽度或脉冲周期来稳定输出电压。
开关电源电路常分为低频整流滤波电路、自激振荡电路、稳压电路、保护电路和高频整流滤波电路等部分。
其工作过程中的关键环节是产生高频脉冲,在将能量转化为高频脉冲时,开关管工作在饱和导通和截止状态,提高了能量利用效率;将能量转化为高频脉冲,可以通过改变占空比调节向输出端提供的能量,有利于适应电网电压大范围的波动;将能量转化为高频脉冲后,可以减小高频滤波电容容量,有利于缩小电源体积,减少电源重量。
2 自激振荡电路原理分析自激振荡电路起振是自激式开关电源正常工作的必要条件,开关调整管和变压器初级绕组L1参与振荡过程。
当开关调整管工作在饱和导通状态时,在变压器初级绕组L1上产生上正下负的感应电动势,次级绕组L2产生上负下正的感应电动势,初级绕组L1中的电流逐渐增大;当开关调整管截止时,变压器初级绕组L1上产生上负下正的感应电动势,次级绕组L2产生上正下负的感应电动势,续流二极管vD导通,向负载提供能量,并对电容C充电。
开关电源双管自激振荡电路基本原理
开关电源双管⾃激振荡电路基本原理下⾯的图⽚是双管⾃激振荡器基本电路。
电源接通,R1给Q1提供基极电流、Q1导通。
接着,Q1集电极输出电流驱动Q2、Q2导通,于是Q2集电极接地。
此时,Q1基极增加了⼀条经C1 、RP到地低阻通路,Q1基极输出电流增⼤,导通愈甚,进⽽Q2快速饱和导通——两管互为对⽅提供基极驱动电流,控制信号为正反馈。
根据三极管的特性可知,Q1基极只⽐电源低⼀个PN结压降,但其集电极⽐地⾼⼀个PN结压降,因此在C1充电过程中,Q1⼯作于放⼤状态;与此同时,Q2由浅导通很快渡越到饱和导通。
随着C1 、RP⽀路充电过程持续,C1压降增⼤,充电电流减⼩,Q1输出电流下降,进⽽不能驱动、维持Q2的深度饱和,Q2的集电极电压上升,C1 、RP⽀路进⼊放电过程。
由于正反馈信号的控制作⽤,Q1很快截⽌,Q2也很快截⽌。
随着C1 、RP放电过程的持续,C1压降减⼩,放电电流减⼩,Q1基极电压逐渐下降,直到Q1再次导通,进⼊下⼀个循环……
双开关管⾃激振荡。
自激式开关电源原理
自激式开关电源原理自激式开关电源是一种常见的电源供电方式,其原理是利用自激振荡电路产生高频脉冲信号,经过变压器的变换作用,将输入的电压转换成所需的输出电压。
在实际应用中,自激式开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点,因此得到了广泛的应用。
自激式开关电源的工作原理主要包括以下几个方面:首先,自激振荡电路产生高频脉冲信号。
自激振荡电路由开关管、反馈电路和输出变压器等组成。
当输入电压加到开关管上时,由于反馈电路的作用,开关管将开始导通,电流开始流过输出变压器的初级线圈,产生磁场。
随后,反馈电路将开关管关断,磁场崩溃,产生感应电动势,使得开关管再次导通,如此往复,就形成了高频脉冲信号。
其次,高频脉冲信号经过变压器的变换作用。
高频脉冲信号经过变压器的变换作用,将输入的电压转换成所需的输出电压。
变压器的变比决定了输入和输出电压的比例,通过合理设计变压器的参数,可以得到稳定的输出电压。
最后,经过滤波和稳压电路得到稳定的直流输出电压。
通过滤波电路可以将高频脉冲信号转换成平稳的直流电压,而稳压电路则可以保证输出电压的稳定性,从而满足实际应用的需求。
总的来说,自激式开关电源利用自激振荡电路产生高频脉冲信号,经过变压器的变换作用,最终经过滤波和稳压电路得到稳定的直流输出电压。
这种工作原理使得自激式开关电源在体积小、效率高、稳定性好等方面都具有优势,因此在各种电子设备中得到了广泛的应用。
除此之外,自激式开关电源还具有一些特殊的应用场景。
例如,在一些需要输出电压可调的场合,可以通过改变自激振荡电路的参数来实现输出电压的调节;在一些对输出电流要求较高的场合,可以通过合理设计开关管和变压器的参数来实现高电流输出。
因此,自激式开关电源不仅在一般的电子设备中得到了应用,在一些特殊的场景中也具有一定的灵活性和适用性。
综上所述,自激式开关电源是一种利用自激振荡电路产生高频脉冲信号,经过变压器的变换作用,最终经过滤波和稳压电路得到稳定的直流输出电压的电源供电方式。
开关电源的原理与维修
开关电源的原理与维修电源是电子产品的重要组成部分,开关电源就是采用功率半导体器件作为開关元件,通过周期性通断开关,控制开关元件的占空比来调整输出电压,开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开,接通时输入电源通过开关、滤波电路向负载提供能量,断开时电路中储能装置向负载释放开关接通时储存的能量,使负载得到连续而稳定的能量。
开关电源节材、省电、效率高、体积和重量小,基本上取代了线性电源,是目前稳压电源的主导产品。
本文将介绍一款开关电源的工作原理及其故障维修。
标签:开关电源;原理;维修1 开关电源的工作原理(1)自激振荡电路:通电后AC220V电压经过整流滤波得300V直流电压,一路经开关变压器T1①②绕组加至开关管Q1D极,另一路经启动电阻R2加至Q1G极,Q1导通。
T1①②绕组电流增加,反馈绕组产生③正④负的感应电动势,经C10、R3加至Q1G极,Q1饱和导通,由于T1①②绕组电流不能突变,产生①负②正的电动势,反馈绕组产生③负④正的电动势,经过C10、R3加至Q1G 极,Q1截止,300V直流电压经过R2、R3对C10充电,随着充电的不断进行,C10上端电位逐渐上升,Q1管G极电压上升,当达到一定数值时,Q1管导通,Q1进入下一轮的振荡状态,周而复始。
在Q1管截止期间,T1通过次级绕组释放储存的能量,通过整流滤波电路获得所需的直流电压。
(2)稳压电路:稳压电路由Q101、ZD101、PCI等电路组成。
当开关电源输出电压升高时,通过取样电阻R104、R105加至Q101管b极的电压随之升高,由于Q101e极电压恒定,Q101的集电极电流增加,PCI①②脚的发光二极管亮度增加,PCI③④脚的等效电阻减小,T1反馈绕组③④电压经过D2整流,C13滤波后,经过R6、PCI加至Q2管b极电压增加,Q1管提前进入截止状态,T1储存的能量减少,使次级输出电压下降,反之则过程相反。
(3)保护电路:D1、R1、C7组成脉冲吸收回路,可以减小Q1截止时D 极的反峰电势,防止Q1被击穿。
自激振荡开关电源电路原理详解
自激振荡开关电源电路原理详解自激振荡开关电源电路,听起来是不是有点儿拗口?别担心,今天咱们就来轻松聊聊这个看似高大上的东西。
你知道吗?在我们日常生活中,很多电器都离不开这个小家伙。
想象一下,手机、电视,甚至你最爱的游戏机,背后都有它的身影。
自激振荡开关电源,简单来说,就是通过调节电流来把高电压变成咱们需要的低电压。
就像魔术一样,把“高大上”的电源变得平易近人。
说到电源,很多人可能觉得这就是一个黑箱子,里面复杂得很。
但它的原理可以用一句话总结:开和关之间的游戏。
咱们的电源就像一个调皮的孩子,时不时地开开关关,让电流在里面“蹦跶”。
自激振荡的意思,就是它能自己调节开关的频率,这可比手动调节方便多了,简直就是懒人福音!你想想,要是每次都得去动手调,那多麻烦啊!这种电源能自动找到最佳的工作状态,就像大海中的船,随风而行。
再说说它的工作原理,听起来复杂,但其实就像一部电影的剧本,分为几个重要角色。
第一个角色是“电感”,它就像一个大力士,能储存能量。
然后是“电容”,这小家伙负责释放能量,迅速又干脆。
还有“开关”,就像导演,掌控着这一切的节奏。
电感把能量存起来,电容又把它放出来,开关则根据需求来决定开关的时机。
这一切的配合,简直像是精心排练的舞蹈,优雅又富有节奏感。
你可能会问,这种电源有什么好处呢?它的效率可高得很。
相比传统电源,减少了能量损耗,省电又环保。
它的体积小,重量轻,设计得当后,放在设备里根本不占地方,简直就是小巧玲珑。
想想看,你的手机里能放这么强大的电源,真是科技的结晶啊!不过,别以为它只有优点,有时候也会发脾气,比如说在负载变化时可能会产生一些不稳定的输出。
但这也是可以通过合理设计来避免的,电路设计师们就像是厨师,要把各种材料搭配得恰到好处。
自激振荡开关电源的应用可广泛了,从手机充电器到LED灯,甚至是电动汽车,都是它的舞台。
你坐在车里,发动的那一刻,电源正在默默无闻地为你提供动力,真是“背后英雄”。
开关电源设计与应用--自激式开关电源 ppt课件
2.2.2 自激电源的同步控制
图2-6 TC-29CX电源电路
2.3 自激式降压型集成电源
2.3.1 直接取样电源电路
图2-7 直接取样开关电源电路
2.3.2 间接取样电源电路
图2-8 间接取样开关电源电路
2.4 升压式自激电源
升压式开关电源是不隔离型开关电源的另一种应用较多的开关电源,尤其 在目前的移动通信、移动视频显示器中更得到广泛应用。
图2-12 正反馈脉冲钳位电路
图2-13所示为恒流驱动电路,电路中设有两路正反馈支 路。
图2-13 恒流驱动电路
2.5.3 双PWM控制 为了提高稳压效果,自激式开关电源可以采用双路或多
路PWM控制,采用两只脉宽控制管或两路独立的控制电路, 扩大脉宽调制器的控制能力。因为两路PWM电路同时出现 故障的机会极小,所以不仅提高了控制能力,可靠性也大为 提高。
采用双路控制的自激式开关电源属故障前保护,常设以下保护电路。
(1) 软启动电路。在开关电源启动时,开关管振荡过程中的振荡脉宽不是 突然进入额定脉宽,而是有一段启动过程。以图2-11的电路为例,开机瞬间, C312两端取样电压达到额定值需有一定时间,在C312充电过程中,误差放大器检 出的取样电压偏低,因而脉宽控制电路减小了对开关管基极的分流,使振荡电 路脉宽增大,形成开机冲击电流。脉宽的增大,使开关管在开机瞬间有一较大 的冲击电流。为了避免这种硬启动过程带来的危害,需要在取样分压电路中加 入软启动电路。
1.双路PWM电路 图2-14为双路PWM控制的基本电路。
1.双路PWM电路
图2-14 双路PWM控制的基本电路
2.隔离开关电源保护电路
开关电源保护电路设置的作用是:保护开关电源本身,尽量减少 故障率,或者在偶然发生故障时减小其损坏范围;设置输出过压保护, 避免损坏负载电路。
自激式开关电源的原理
第3章 自激式开关电源的原理与应用自激式开关电源利用调整管、变压器辅助绕组构成正反馈通路,实现自激振荡,再借助反馈信号稳定电压输出。
由于调整管兼作振荡管,所以无须专设振荡器,故所用的元器件较少,电路简单、成本低,在一定程度上简化了电路。
由于自激式开关电源经济实用,目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源,比如手机充电器、打印机、自动化仪器仪表、电视机和显示器等。
本章拟在讲述自激式开关电源基本电路的基础上,以几种变压器耦合型自激式开关电源的电路实例为载体,配合关键点的测试波形,剖析它们的工作原理,希望引领读者进入开关电源的万千世界。
3-1 自激式开关电源的工作原理3.1.1 自激式开关电源的特点1.自激式开关电源现在所有由市电供电的AC-DC 设备,几乎全部采用变压器耦合型开关电源,也称为隔离型开关电源。
功率管周期性通断,控制开关变压器初级绕组存储输入电源的能量,通过次级绕组进行能量释放。
显然,开关电源的输入与输出是通过变压器的磁耦合传递能量的。
由于变压器绕组之间是绝缘的,因此初次级绕组完全隔离,即“热地”和“冷地”是绝缘的,且绝缘电阻和抗电强度均可达到很高,这一特点对用电安全尤为重要。
若开关管的激励脉冲是由变压器辅助绕组与开关管构成的正反馈环路自激振荡产生的,称为自激式开关电源。
由于自激式开关电源的调整管兼作振荡管,因此无须专设振荡器。
除非特别说明,本书讲述的自激式开关电源均是指自激式变压器耦合型开关电源,下面就介绍这方面的知识。
2.自激式开关电源的特点(1)自激式开关电源结构简单,生产制造成本低廉。
(2)自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡产生的,是一种非固定频率的变换电路,随输入电压和负载变化而变化,轻载时开关频率较高或间歇振荡,满载时频率会自动降低。
(3)自激式开关电源在占空比D 发生改变时,开关管的C I 与CE U 相对值发生变化,因此D 变化范围较小,一般小于50%。
(4)自激式开关电源具备一定的自保护功能,一旦负载过重,必然破坏反馈条件,振荡将因损耗过大而减少或和间歇振荡,因此保护电路比较简单,这是自激式开关电源的一大优点。
开关电源IC中误差放大器的自激振荡及解决方法
误 差 放 大 器 的 自激 振 荡 。
关 键 词 :开 关 电 源 ;误 差 放 大 器 ;自激 振 荡 ;相 位 补 偿
中图 分 类 号 : N 2 T 72
文 献标 识码 : A
文 章 编 号 :1 7 ~ 2 6 2 1 )8 0 6 — 3 64 6 3 (0 I0 — 17 0
L h o , I ig Z N e u I a - LUPn , HA G K  ̄ n Z  ̄i
(c olfI oma o nier g Z e gh uU i r t,h nz u4 00 ,C ia Sh o o n r t nE gnei ,h nz nv sy Z egh 5 0 2 hn ) f i n o ei o
自激振荡电路
自激振荡电路
目录
1概述(电路类别、实现主要功能描述): (2)
2电路组成(原理图): (2)
3工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): (2)
4关键参数计算分析: (2)
5电路的优缺点 (2)
6电路的应用说明: (2)
7应用的注意事项: (2)
直接加在驱动变压器T2的原边GH上,即H为正,G为负,根据变压器同名端得知T2的I为正,J 为负,K为负,这样又给Q101的基极一个正向电压,形成电压正反馈,使Q101的基极电流ib1越来越大,ic1也随着越来越大,变压器T1的磁通也越来越大,当ic1=βib1时,ic1不再增大,磁通也不再增加,加在T1原边上的感应电势瞬间为零,则加在GH上的电压也瞬间为零,加在Q101基极上的反馈电压也消失,则ib1减小,ic1减小,变压器T1原边各绕组上产生极性与原来相反的感应电势,加在GH上的感应电势也反向,这样使ib1越来越小,ic1越来越小,相反,ib2增大,ic2增大,致使Q101截止,Q102饱和导通重复上面的过程。
通过一管导通一管截止周期性变化来维持系统正常工作,实现原、副边能量的传递。
4关键参数计算分析:
见12D12/100计算书。
5电路的优缺点
优点:电路简单,元器件少,稳定性能好,成本低;缺点:效率偏低。
6电路的应用说明:
本电路属于成熟电路,应用本电路已大批量投产过很多产品,并且没有客户反馈的不良信息,如5S5/100,5D5/80,12D15/33。
7应用的注意事项:
(1)综合考虑开关频率、开关管基极驱动电流以及产品的额定负载等参数来选择主变压器的规格;
(2)驱动变压器T2的同名端一定不要标错,否则会损坏器件;。
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自激振荡(RCC)开关电源中山市技师学院一、概述目前市场上销售的手机充电器,从电路结构和充电方式上可分为两大类:第一类是“机充式”充电器,另一类是“直充式”充电器(也叫座充)。
所谓“机充式”充电器,就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等(比SL1051、BQ241010/2/3等),输出电压一般在5.5~6.5V;而“直充式”充电器也叫万能充电器,直接对电池充电,由于锂电池(充)满电压为4.2V,所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。
手机充电器输出功率都比较小,一般在5W以下,国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。
为了节约成本,国内许多厂商都采用RCC(Ringing Chock Converter)开关电源设计方案。
RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉,所以深受国内厂商青睐。
然而,读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生,原因不是产品原理有问题,而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的;更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存,不得不使出最下策——只要能输出电压,尽其所能地节省元件!另外,国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕(反馈),因此输出电压很难控制,负载能力较差,空载时输出电压偏高,带上负载后电压才正常。
从目前市场上流通的充电器来看,成本基本在2-3元之间。
国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量,一般采用集成电路设计方案,电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高,成本通常是国内厂商的3-5倍,质量当然要好。
由于手机充电器输出功率较小(对电网干扰小)、产品受体积所限(消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”),无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器,输入侧电源滤波器(与EMC测试有关的元器件)都一概省去,部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容(Y电容)也节省掉了,所以,几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。
既然通不过EMC测试,依照中国法律就不能销售,因此厂家就打“擦边球”,把充电器定位为赠品,国家对电器赠品并没有强制安规要求。
再则,质量认证部门考虑到手机充电器输出功率小、对电网干扰小,在对手机作认证时对充电器“睁一只眼、闭一只眼”,于是,不符合国家标准的手机充电器就堂而皇之地进入市场了。
当然,对于用户来说这些元器件的存在与否与充电的电性能几无关系,并不会影响消费者正常使用,只是与国家标准要求不符而已!RCC充电器电路结构简单,工作频率由输入电压与输出电流(自适应)改变,控制方式为频率调制(PFM),工作频率较高,如图1是RCC充电器原理框图。
1由于许多国外知名公司的手机充电几乎都由国内厂商代工,所以该处应理解为国内厂商生产的自主品牌的内销充电器,下同。
Vi是整流滤波后的直流电压,DC-DC变换器包括变压器和开关元件,输出电压Vo经电阻R1、R2分压采样与基准电压V比较,差值进入PFM2控制器,输出信号控制开关元件的导通/截止,从而调节输出电压。
R本文介绍的几种RCC开关电源,由于图1中的部分环节就被省掉了,整机的可靠性大为降低。
图(1) RCC充电器原理框图本文通过对几种不同RCC充电器电路关键节点波形的测试分析,简述它们的工作原理,依据电路结构特点,提示读者正确辩识它们性能的优缺点,最后顺便讲述一些开关电源的通用电路知识,在此过程中体验数字存储示波器在电子测量和原理分析中的应用。
希望读者通过该文的阅读,对RCC充电器有一定认识,若读者能在该文的指导下排除充电器的简单故障,乃读者之幸,笔者之幸甚也!二、RCC变换器测试分析图2是深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”(厂家命名)。
产品规格:输入 AC180-240V 50/60Hz 0.1A输出 DC6.5V 500mA MAX2PFM是英文Pulse Frequence Modulation缩写,脉冲频率调制之意,RCC变换器的工作方式,而集成式开关电源大都为PWM工作方式,PWM是英文Pulse Width Modulation缩写,脉冲宽度调制之意。
图(2)图3是东莞市某电子科技有限公司生产的万能手机充电器。
产品规格:输入 AC220V 100mA输出 DC4.2V 180±80 mA 适用于250-3000mAh(毫安时)电池图(3)图4是中山市某电子有限公司给中山市小霸王电子公司配用的MP3/4/5充电器。
产品规格:输入 AC110-250V 50/60Hz 0.1A输出 DC5V 300 mA图(4) 中山市小霸王电子公司MP3/4/5配用的充电器深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”完整电路如图5。
为方便说明问题,图中专门标注了P1-P6共六个测试点,其中P4最为关键。
借助数字存储示波器,提取关键点的波形,帮助大家分析电路的工作方式,因此P4测试点波形会在多个图中出现,以期对比之用。
市电经保险电阻R1输入(也叫熔断电阻,兼具电阻和保险丝的双重功能),经D1~D4桥式整流、C1滤波后到开关变压器。
厂家在设计时保留C1的位置,但是实际生产时并没有安装,为了测试需要笔者加装之,如图2(个头大点),轻载时P1点电压约300V (图6测量值为V V 322 )。
电阻R2阻值较大,给Q1提供启动电流(R2也叫起动电阻,系统一旦正常工作,R2不再起控制作用,断开它系统仍能正常工作)。
刚上电时先由R2使Q1导通,变压器主绕组(①-②)产生自感电动势,极性“①正②负”,辅助绕组(③-④)极性“③正④负”、经C3&R7支路加到Q1的基极,Q1迅速饱和导通,集电极电流线性增加——正反馈效应(通俗地说就是一旦导通就让它狠狠地通)。
此时次级绕组极性“⑤负⑥正”,整流二极管D8反偏截止,变压器主绕组蓄积能量。
开关管Q1的集电极电流C i 增加到接近峰值CP i 时,变压器主绕组极性反转“②正①负”,辅助绕组“④负③正”,Q1基极有反向偏置电流Q1截止——正反馈效应(通俗地说就是一旦退出导通就快速地截止)。
5图(5)深圳市某电子有限公司生产的“快速手机充电器”此时次级绕组“⑤正⑥负”,D8正偏导通,变压器主绕组蓄积的能量瞬间耦合到次级,由次级再释放给负载。
RCC 充电器属自激振荡开关电源,它无需激励电路就可自由振荡持续工作(工作方式类似《无线电》2009年第七期《电子镇流器》中VT1、VT2交替开关),正常工作时P2、P4点电压波形如图7。
如果没有C1电路仍然能正常工作,但是整流后的100Hz 脉动直流周期性冲击Q1,使Q1工作于险恶的环境下,它的安全性能大打折扣。
图(6) P1点电压波形 图(7) 1是P2点电压波形,2是P4点电压波形 R4是一个非常关键的元件,P5点电压与Q1发射极电流成正比,电压越高Q1发射极电流越大,如图8信号CH1。
图(8) 1是P5点电压波形,2是P4点电压波形 图(9) P5点电压波形 图8显示在某负载下P5点电压峰值约为472mV (mV V 472∆),由此可知Q1发射极电流峰值约为69.4mA (472mV/6.8Ω)。
此时,还可以粗略计算出占空比D (=ON t /T ),方法如下:关掉通道CH2拉开波形,如图9,启用数字存储示波器测量功能,测量Q1导通时间ON t =1.52us ,而开关频率KHz f 5.98=,即us T 15.10=,因此%2.13/≈=T t D O N ——这个数值显示负载比较轻!理论分析:若以热地为参考点,当辅助绕组“④正③负”时P3电压为零(实际上约为-0.6V,D7的箝位作用),当辅助绕组“③正④负”时P3电压为某个高电压,那么P3点电压状况究竟如何?实测P3点电压波形如图10,图10显示P3点电压近似矩形波,低电平宽、高电平窄(占空比D小),高电平峰值接近40V,该电压是辅助绕组自感电动势与电容C4电压的叠加。
图(10) 1是P3点电压波形,2是P4点电压波形需要说明一下:正常工作时P6点电压相当稳定,电压值约5.7V,该值等于D5反向击穿电压和Q2发射结之和。
三、RCC变换器等效拓朴电路研究图5中辅助绕组整流方式和控制电路不太符合大家的欣赏习惯,它的的等效拓朴电路结构如图11——这个电路就是笔者之一葛中海于2004发表在贵刊年第七期的《简易手机镍氢电池充电器原理解析》文中讲过RCC变换器,有兴趣的读者可去查找它的完整电路。
图(11)反馈绕组及相关电路等效拓朴结构图11反馈绕组及相关电路等效拓朴结构与图5工作原理基本相同,区别只是P3点电压波形如图10,沿纵向向下平移——因为图5开关管导通时P3点电压是反馈绕组感生电压与C4电压之加,而图11开关管导通时P3点电压就是反馈绕组感生电压,如图12。
需要说明的是这个电路Q1具有过流保护功能,当P5点电压升高0.7V以上Q2导通,拉低P4点电压保证Q1的安全运行。
图(12) 1是P3点电压波形,2是P4点电压波形图5中D7用于设置C4正极的直流电位,稳压值越大C4正极直流电位越高;由于初、次级之间没有反馈通路,次级输出电压就由D7稳压值和主、辅绕组参数而定,稳压值越大输出电压越高,反之亦反;而等效拓朴电路中D7用于设置C4负极的直流电位,稳压值越大C4负极直流电位越低,同时输出电压越高,反之亦反。
顺便提示:同样负载下图12电路开关工作频率升高为106kHz(频率高乃效率高)。
有些公司为了节省成本干脆把Q2去掉,在P4与地之间串入一只几千欧的电阻作为稳压管D7的限流电阻,电路结构进一步简化,如图13。
需要说明的是简化电路结构安全性、可靠性都降低了。
由于本电路Q1不具有过流保护功能,所以当电路工作异常时,Q1和R4很容易同时烧断。
图(13)反馈绕组及相关电路等效拓朴结构图(简化)实测图13电路P3、P4点电压波形如图14。
图(14) 1是P3点电压波形,2是P4点电压波形 图(15) 轻载间歇振荡现象(原电路P3点电压波形)笔者实际的测试体验:同样负载下,开关管发热最小的是图11等效拓朴电路,图5和图13差不多。
需要说明的是,当负载较轻时Q1的基极电流B i 会相应减小,集电极电流峰值CP i 也减小,同时导通时间ON t 也随之变短,另外,输入电压的升高也会引起导通时间ON t 变短。
可以想象:当输入电压最高,输出功率最小时ON t 也最短;若输入电压升高,输出电流又下降,它作为ON t 最小值的输入电压与输出电流的界限时,就不能维持正常振荡,从而出现间歇振荡现象,见图15。
该电路次级输出与初级没有反馈通路,所以输出电压不是绝对的稳定。
实际上充电器设计时是以输入电压220V 时来考量的,若输入电压减小很多,输出电压也会适当下降,负载很重时输出电压也会下降。