开关电源工作原理

开关电源

一．开关电源的工作原理

(以LQ-1600K3电源为例) +5V

+35V

cpu 20

AC 输入

sw 1. 滤波电路

交流输入经滤波电路整形进入全桥整流。滤波电路减小了外部噪声和打印机内部所产生的噪声。滤波器中使用的线圈和电容的作用是抑制交流电中的毛刺脉冲，使噪声干扰降低到最小从而得到一个较平滑的正弦波。C3、C4电容接于地是为了防止电源中窜入高脉冲损坏电路。

经全桥整流和电容滤波形成300多伏的准直流电压。

2. 开关电路

开关电路使用环形阻塞转换器式交流输入开关电源电路。具有元件少，变压器小的特点，场效应管Q1既是开关管又是振荡管，振荡周期由电阻R11和C13的充放电时间常数所决定。电路的工作过程是导通饱和→截止→导通饱和，周而复始地进行下去。其工作过程如下：

全波整流

整形电路 整形电路 +5V 调整电路 +5V 稳压控制电路 +5V 过压保护电路 光电耦器 +35V 过载检测电路 +35V 稳压控制电路 +35V 过压保护电路 +5V 过压保护电路 +35V 过流保护电路 开关电路 滤波电路

光电耦合器

a. 导通饱和阶段

电源接通，交流220V经过滤波、整流、平滑输出直流电压300V，由启动电阻R10、R31

接至振荡管Q1的栅极上，产生栅压Vgs，在Q1的漏极上产生漏极电流Id，从小到大。在变

压器T1上线圈T15—12内产生一个力图阻止Id增大的自感电动势，极性为上正下负，同时

在T10—9中感应出一个感应电动势其极性也为上正下负，由于C13两端电压不能突变，因此

T10—9线圈中产生的感应电势不能立即充电，通过R11、C13加至Q1的栅极，使栅极电位提高，Q1漏极电流更加增大，又通过T10—9使Q1栅极电位更加提高，从而使漏极电流增大更快，这种连锁的正反馈使Q1进入饱和状态。

b. 从饱和到截止阶段

由于Q1导通饱和后，T10—9感应电动势通过R11、R19向C13充电，充电方向从T10—9

的10端经R11、C13、R19，于是C13被充电，电压为右正左负，随着充电的进行，C13右端

电位逐渐升高，左端电位随着降低，经过一段时间，当C13左端电位低到一定数值时，Q1的

栅压开始减小，漏极电流Id也随之减小，由于线圈有抵制电流变化的特性，T15—12线圈中

就产生一个力图阻止漏极电流减小的自感电动势，它的极性和刚才的相反，是上负下正，并

且在线圈T10—9中感应出一个上负下正的感应电动势，它的负端通过R11、C13加到Q1的栅极，使栅极电压更负，从而使漏极电流Id更小，这种正反馈的作用，使Q1很快脱离饱和转

入截止状态，即所谓截止阶段。

Q1关断时,产生一个浪涌电流经线圈T15—12使线圈T15—12中产生一个上正下负的感应

电动势，并且在线圈T11—9中也感应出一个上正下负的感应电动势，然而Q3的发射极电压

超过了基极电压，而Q3的基极电压是由IC1（TL431）稳压的，所以Q3导通，便使Q2也

导通，并且短路Q1的栅极，维持接地，保持Q1可靠的截止，直至浪涌电压经地线耗尽为止。

c. 从截止到导通饱和阶段

Q1截止后，C13停止充电，并通过R11→T10—9→D2→C13放电，C13两端电位发生了变化，C13右边电位降低，左边电位相对提高，于是通过C13左边连接到Q1栅极的电位也随之

提高，当栅极的电位升高到一定数值时，就重新产生漏极电流，如上述由于正反馈的作用使

Q1很快从截止状态进入导通饱和阶段。

所以振荡电路从导通饱和——截止——导通饱和周而复始地循环

3.+35V整形电路

包括T3—5、T4—6、D51、C51、C52等。

4. +35V稳压控制电路

正常工作状态下，稳压控制电路使输出电压稳定在35±6%之间。如果因某种原因引起输出电压高于35V＋6%，而稳压二级管ZD51、ZD81~ZD85两端电压32.7V保持不变；或因稳压二级管ZD51、ZD81~ZD85两端电压低于32.7-2.75％V时，流经DZ51-DZ85-D81-R57的电流会增大，使得PC1的1—2腿上的电流加大并使7-8腿导通，以至于使Q3发射极电位提高导至Q3、Q2导通，使Q1截止；相反若输出低于35V-6％时，PC1、Q2截止，Q1处于正常导通状态，输出继续

增大，直到恢复35V±6%。

5. +35V过载检测电路

当+35V输出过载时，引起输出电压变化，这时流DZ51—DZ85--D81--R57--PC1的电流减

小几乎为0A，使PC1与D81两端电压（Vf）下降，当Vf电压降到1.3V（输出电压降至33.1V）以下时，IC528检测到+35V输出过载，使IC528输出一个高电平（+5V）PWDN信号，此信号接

到CPU的20脚上，CPU收到PWDN信号后，打印动作停止。当+35V正常后，PC1与D81两端的

电压也恢复正常，当Vf上升到1.6V以上（输出电压升至33.4V）时，IC528输出低电平。

6. +35V/+5V过压保护电路

当输出+35V电压变大超过+42.42V时，稳压二级管ZD52、ZD87、Q81、Q55对地导通；当+5V 输出变大超过+7.5V时，DZ53、Q55对地导通，此时Q55、Q81、PC1的3—4、5--6腿处于导通状态，开关管Q1被深度截止。无论那个过压保护电路起作用，需重新开启开关方可启动电源板。

7.+35V过流保护电路

当输出+35V降低到+27V以下，Q82和Q54导

通，PC1脚3—4中的电流加大,PC1脚6—5也随

之导通，引起Q32、Q31导通，至使开关管Q1深

度截止，当保护电路起作用时，只能用开关电源

解除保护状态。