常用开关电源电路分析

常用开关电源电路分析

下图为最常用的开关电源电路，市场上5V 1A，或者9V 1A的开关电源就是这种电路。

一：整流滤波，220V AC转换成310V DC

220V AC输入经过R6,D5,D6,D7,D8和C3，变成310V的直流电压，其中R6为炭膜电阻，在这儿当保险丝的作用，成本低。D5,D6,D7,D8为整流，一般选用1N4007二极管，耐压1kV。C3为47uF，400V耐压的电容。

二：DC – DC电路分析

A：储存能量

三极管Q1和变压器T1是这个DC-DC的核心部件，R3是Q1的偏置电阻，提供Q1偏压。当一加电时，R3给Q1提供偏置电流，1M电阻，电流在0.31mA，假设Q1的放大倍数hfe = 20（一般功率管的hfe值都比较小，范围在8到40）,则Q1集电极最大的电流能够达到6.2mA。对于变压器来说，L1电感上的电流不能突变，根据愣次定律: 感应电动势U = L * ( dI / dT),电流从0开始增长，电流跟时间成正比，所以宏观来看，U = L * (I / T)。感应电动势与外部所加的电压相等，也是310V。如下图：

因为L2与L1同在一个变压器上，它的同名端也产生一个电动势，电压为310 * (12 / 80) = 46V,这个电压通过R7和C2加到了Q1的b极，正反馈增强了三极管的c极的电流，假如不考虑C2的压降，只算R7对Q1的电流贡献，则通过Q1的电流为(46 – 0.7) / 1k = 43.3mA,R3为0.31mA,则Q1的基极电流为43.6mA,Q1集电极的饱和电流为43.6 * 20 = 872mA。也就是说电感L1上的电流会从0增长一直增长到872mA进入饱和状态。这段时间，L3上也输出电压,为负电压，因为二极管D3不导通，不能对外输出，能量储存在变压器中，转换成磁场。B：保护限流电路

因为有保护电路Q3，D2和R2的存在，这三个器件保护的同时又起限制功率，限制输出电流的作用，防止输出短路的，烧毁电源，但这种保护电路往往只能短时间保护，并且应用于小功率的设备。通过R2的电流产生压降，但R2上的电压达到1.4V时，Q2导通，限制Q1的电流，所以Q1的最大饱和电流为1.4V / 10 = 140mA.若没有保护电路，则电流为872mA，以下按140mA有保护的电路作为分析。

C：输出能量

进入饱和状态后，Q1集电极电流不再增长，则L2的电压输出为0，加到Q1基极的电流降低到0.31mA，对应Q1集电极的电流为6.2mA,这个时候变压器中的电感根据愣次定律，产生相反的电压，对于L1来说，就是下正上负，导致Q1的集电极电压继续增高，同时通过二极管D1对C1和R1释放能量，L2产生负电压，导致Q1完全截至，L3产生正电压，通过D3对电容充电，对外输出能量。这部分才是真正的对外输出能量的过程。

三：电压反馈电路

假如输出电压设为5V（L3输出电压为5.5V，D3为肖特级二极管，压降为0.5V），取样电路R4与R5获得取样电压为2.5V，通过参考电源芯片TL431，当TL431的第三脚高于2.5V,则TL431

的1，2脚导通，Q2内部的发光二极管导通发光，导致Q2内部的光敏三极管导通，Q1的基极电压降低，饱和电流降低，输出的电压降低，反之则升高，实现输出电压的负反馈。

四：注意事项

1：这个电路工作在几十到几百KHz，所以D3采用肖特基二极管，T1要采用高频变压器。2：R1的功率要大些，Q1的耐压最好选择高一些的。

3：D4可以选择稳压二极管，但输出电压稳定度差一些，输出值范围也大些。

4：有一些手机的充电器，为了降低成本，不采用输出端负反馈，而是采用L2作为输出端负反馈，这种电路输出电压纹波大，稳定度低，不建议采用。

Q1三极管的电压和电流图

L2的电压图

电源非常常用，但电路一直没有深入分析，这段时间把它详细的分析了一下，限于水平，肯定有一些分析不到位的地方，欢迎大家指出不足与错误。