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開關電源適配器各部分電路原理分析介紹

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開關電源適配器各部分電路原理分析介紹

1，開關電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路構成。輔助電路有輸入過欠壓保護電路、輸出過欠壓保護電路、輸出過流保護電路、輸出短路保護電路等。
交流輸入回路包含電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路電路；CN1為交流電源插座，F(xiàn)1(T3A250V)為3A,250V交流保險絲，RT1(471)為壓敏電阻，具備防雷功能：當有雷擊，導致高壓經(jīng)電網(wǎng)導入電源時當加在壓敏電阻兩邊的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F(xiàn)1會燒毀保護后級電路。RT2(471)為負溫度系數(shù)熱敏電阻，在開機瞬間，電容器對電源幾乎呈短路狀態(tài)，其干擾電流非常大，導致變壓器過載。
串聯(lián)上NTC熱敏電阻，這種在開機瞬間，電容器的充電電流便受到NTC元件的限制。開機15S后，NTC元件升溫相對穩(wěn)定，其上的分壓也慢慢降至0點幾V。這種小的壓降，可視此元件在完成軟啟動功能后為短接狀態(tài)，不會干擾電器的正常運行。
CX1、L1、CX2、L2構成的雙π型濾波輸入電路,主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號
圖1OB2269開關電源原理圖
進行抑制，避免 對電源干擾，同時也避免 電源本身導致的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當電源開啟瞬間，要對CX1充電，由于瞬間電流大，加RT1（壓敏電阻）就能有效的避免 浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減小，這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常運行，R1、R2為抗浪涌電阻。CX1、CX2為安規(guī)電容，L2、L3為共模電感。
交流電壓經(jīng)D1，D2，D3，D4整流后，經(jīng)C1濾波后獲得較為純凈的直流電壓。若C1容量變小，輸出的交流紋波將增大，電路中整流管使用快恢復二極管HER207，反向耐壓800V，額定電流2A。RT1（5D-15）熱敏電阻是為了防止電路中在開機的瞬間導致的浪涌電流,在電源輸入電路中串接一個功率型NTC熱敏電阻器,能有效地抑制開機時的浪涌電流,并且在完成抑制浪涌電流作用以后,由于通過其電流的持續(xù)作用,功率型NTC熱敏電阻器的電阻值將下降到非常小的程度,所以在電源回路中使用功率型NTC熱敏電阻器,是抑制開機時的浪涌,以確保電子產(chǎn)品免受損壞的較為簡單而有效的措施。 

2、 功率變換電路 
本電源適配器選用反激式開關變壓器，具體有變壓器T1，開關MOS管Q1（20N60），驅(qū)動芯片U11（OB2269），肖特基整流管D8、D9，D10（MBR20100CT），反激式開關變壓器在開關管啟用期間存儲電能，在開關管關斷期間向負載解釋放電能，圖中R3、R4、C2、D5組成RCD吸收回路，在開關管Q1關斷時，變壓器的原邊線圈易造成尖峰電壓和尖峰電流，這些元器件結(jié)合一起，能有效地吸收尖峰電壓和電流，消耗變壓器的漏感電能，防止開關MOS管上形成很大的尖峰電壓，從而起到保護開關管的作用。
OB2269的1腳為接地，2腳為反饋信號輸入端，3腳為起動電壓輸入端，4腳為振蕩電阻連接端，5腳為過熱檢測信號輸入端，6腳為過流檢測信號輸入端，7腳為起動正常后的電源輸入端，8腳為開關管驅(qū)動信號輸出端。圖1所示電路中R5（1M5/2W）為OB2269的起動電阻，220V交流電經(jīng)整流后得到300V左右的直流電壓經(jīng)R5和C4濾波給OB2269提供15V左右的起動電壓，R5阻值的選擇影響電路的啟動時間，還需要考慮起動電路需控制在5mA以內(nèi)，電路中R5取1M5/2W，OB2269正常起動后由取樣線圈輸出的交流電壓經(jīng)D6，R13，C3半波整流后給控制芯片提供電源電壓。
OB22698腳為開關管驅(qū)動信號輸出端所接D11，R6，Q2，Q3組成推挽電路，提高輸出響應時間和輸出電流，R7，R8為開關MOS管控制極G的保護電阻，使G極不懸空和電流在一定的范圍內(nèi)，Q1（20N60）是N溝道增強型高壓功率MOS場效應晶體管，具備以下特點
?漏源電壓高達到600V；?漏極電流大常溫達到20A；
?導通電阻低RDS(on)（典型值）=0.28?；□低柵極電荷量；
低反向傳輸電容；□開關速度快；
圖 1 所示電路中 R11，R11A，R11B 為過流檢測電阻，可根據(jù)過流保護數(shù)值來調(diào)整所接電阻的阻值，由于要求輸出電壓為12V,額定電流要 6A 的帶載能量，所以變壓器初級端開關管的過流保護值設置在 8A,即輸出端負載超過 8A 時開光管關斷輸出，電流過流檢測電阻使用 4 只 1□1206 封裝的貼片電阻。R10，R9，RV2 分別為振蕩電阻和過熱檢測電阻,一般取典型電路的推薦數(shù)值,R12,C5 和光耦的輸出組成反饋回路。Y 電容 CY2（222M/3KV）為變壓器初次級隔離高壓電容或稱安規(guī)電容。 

3、 開關變壓器次級電路 
開關變壓器次級電路包含整流穩(wěn)壓，電壓反饋，輸出電壓指示和輸出濾波電路。
整流穩(wěn)壓使用3只肖特基二極管MBR20100CT,肖特基二極管是一種N型半導體器件，工作在低電壓、大電流狀態(tài)下，反向恢復時間短，只有納秒，正向?qū)▔航禐?.3V左右，而整流電流達數(shù)十安。它是最近在開關電源中應用得最多的一種器件。區(qū)分肖特基二極管和超快速恢復二極的方法是二者的正向壓降不同，肖特基二極管的正向壓降為0.3V，超快速恢復二極管的正向壓降啊0.6V。值得注意的是：肖特基二極管的最高反向工作電壓一般不超過100V，它適合用在低電壓、大電流的開關電源中。
所以，在本設計中肖特基二極管的采用為MBR20100CT,其整流電流為20A，反向耐壓100V，MBR20100CT包含兩個陰極相連的肖特基二極管，利用二極管單向?qū)ǖ奶匦?，把方向不斷變化的交流電流變?yōu)橥环较?，電路中使?只并聯(lián)的MBR20100CT，可以增加瞬時輸出電流，R14，C6組成吸放電路,C7，L3，C8組成LC濾波電路，保證輸出50Hz的直流電源壓，R21為假負載電阻，可防止輸出空載時輸出電壓的跳變，R15，LED組成輸出指示電路，R15的選擇需把LED的電流控制在10mA以內(nèi)。U2（PC817），U3（TL431）及外圍阻容元件組成穩(wěn)壓反饋電路。R19，R20，R18為輸出取樣電阻，使U3（TL431）的參考腳REF的電壓控制在2.5V,R16為光耦提供啟動電流，為了保證12V電壓的穩(wěn)定輸出，輸出電壓通過R19，R20，R18輸出取樣電阻電阻分壓，結(jié)果送到TL431REF腳的誤差反饋網(wǎng)絡，誤差反饋的輸出電壓被轉(zhuǎn)化成與光電二極管成比例的電流信號，此處光耦起到隔離原邊二次側(cè)的作用，并產(chǎn)生與二極管電流成比例的集電極電流（即光耦的三極管的集電極），因為光耦連接到控制芯片的FB腳，光耦輸出電流就是Ifb電流，反饋電路以TL431和光電耦合器PC817為核心，輸出電壓經(jīng)過電阻R19，R20，R18取樣電阻分壓后送入TL431的1腳，當電壓高于2.495V時，TL431導通，光電耦合器工作，導致OB2269的2腳高電平，此時輸出PWM脈沖關段，輸出電壓降低。相反，輸出電壓升高。
七，總結(jié)； 
隨著電子技術的高速發(fā)展、電子系統(tǒng)的應用領域越來越廣泛，電子設備的種類也越來越多，任何電子設備都離不開可靠的電源，對電源的要求也越來越高。本設計的電源適配器，輸入交流電 220V，輸出 12V/6A 的直流穩(wěn)壓電源，具有過電流、過電壓、短路保護，能夠滿足 32 寸液晶電視機的供電要求。

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| 發(fā)布時間：2020.12.23    來源：
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