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開關(guān)電源原理
閱讀:1980時間:2021-01-16 14:41:18

    開關(guān)電源是一種電壓轉(zhuǎn)換電路,主要的工作內(nèi)容是升壓和降壓,廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子產(chǎn)品。因為開關(guān)三極管總是工作在 “開” 和“關(guān)” 的狀態(tài),所以叫開關(guān)電源。開關(guān)電源實質(zhì)就是一個振蕩電路,這種轉(zhuǎn)換電能的方式,不僅應(yīng)用在電源電路,在其它的電路應(yīng)用也很普遍,如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。開關(guān)源與變壓器相比具有效率高、穩(wěn)性好、體積小等優(yōu)點,缺點是功率相對較小,而且會對電路產(chǎn)生高頻干擾,電路復(fù)雜不易維修等。
    在談開關(guān)電源之前,先熟悉一下變壓器反饋式振蕩電路,能產(chǎn)生有規(guī)律的脈沖電流或電壓的電路叫振蕩電路,變壓器反饋式振蕩電路就是能滿足這種條件的電路;它于基本放大電路與一個反饋回路組成,其中C2、L1組成一個并聯(lián)諧振選頻電路,在電路通電的瞬間VT導(dǎo)通,此時在C2、L1組成的并聯(lián)諧振電路上產(chǎn)生非常豐富的諧波,當(dāng)外加頻率和并聯(lián)諧振電路的固有頻率相等時,電路進入振蕩狀態(tài),并通過L3反饋到VT的基極進一步放大,終形成有規(guī)律的脈沖電流或電壓輸出到負載RL上。開關(guān)電源就是圍繞變壓器反饋式振蕩電路而設(shè)計,只不過在原來的基礎(chǔ)上增加了一些保護和控制電路,我們可以用分析振蕩電路的方法來分析開關(guān)電源。

分類

    開關(guān)電源振按蕩方式分,可以分為自激式和它激式兩種,自激式是無須外加信號源能自行振蕩,自激式完全可以把它看作是一個變壓器反饋式振蕩電路,而它激式則完全依賴于外部維持振蕩,在實際應(yīng)用中自激式應(yīng)用比較廣泛。根據(jù)激勵信號結(jié)構(gòu)分類;可分為脈沖調(diào)寬和脈沖調(diào)幅兩種,脈沖調(diào)寬是控制信號的寬度,也就是頻率,脈沖調(diào)幅控制信號的幅度,兩者的作用相同都是使振蕩頻率維持在某一范圍內(nèi),達到穩(wěn)定電壓的效果。變壓器的繞組一般可以分成三種類型,一組是參與振蕩的初級繞組,一組是維持振蕩的反饋繞組,還有一組是負載繞組。在家用電器中使用的開關(guān)電源,將220V的交流電經(jīng)過橋式整流,變換成300V左右的直流電,濾波后進入變壓器后加到開關(guān)管的集電極進行高頻振蕩,反饋繞組反饋到基極維持電路振蕩,負載繞組感應(yīng)的電信號,經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓得到的直流電壓給負載提供電能。負載繞組在提供電能的同時,也肩負起穩(wěn)定電壓的能力,其原理是在電壓輸出電路接一個電壓取樣裝置,監(jiān)測輸出電壓的變化情況,及時反饋給振蕩電路調(diào)整振蕩頻率,從而達到穩(wěn)定電壓的目的,為了避免電路的干擾,反饋回振蕩電路的電壓會用光電耦合器隔離。大多數(shù)開關(guān)電源有待機電路,在待機狀態(tài)開關(guān)電源還在振蕩,只是頻率比正常工作時要低。
    有些開關(guān)電源很復(fù)雜,元件密密麻麻,很多保護和控制電路,在沒有技術(shù)支持的情況下,維修起來是一件很頭疼的事。在我面對這種情況是,首先我會找到開關(guān)管及其參與振蕩的外圍電路,把它從電路中分離出來,看它是否滿足振蕩的條件,如檢測偏置是否正常,正反饋有無故障,還有開關(guān)管本身,開關(guān)電源有極強大的保護功能,排除后檢察控制和保護及負載電路。

測試方法

    一. 耐電壓
    (HI.POT,ELECTRIC STRENGTH ,DIELECTRIC VOLTAGE WITHSTAND)KV
    1.1 定義:于指定的端子間,例如:I/P-O/P,I/P-FG,O/P-FG間,可耐交流之有效值,漏電流一般可容許10毫安,時間1分鐘。
    1.2 測試條件:Ta:25攝氏度;RH:室內(nèi)濕度。
    1.3 測試回路:
    1.4 說明:
    1 耐壓測試主要為防止電氣破壞,經(jīng)由輸入串入之高壓,影響使用者安全。
    2 測試時電壓必須由0V開始調(diào)升,并于1分鐘內(nèi)調(diào)至高點。
    2 放電時必須注意測試器之Timer設(shè)定,于OFF前將電壓調(diào)回 0V。
    3 安規(guī)認證測試時,變壓器需另行加測,室內(nèi) ,溫度25攝氏度,RH:95攝氏度,48HR,后測試變壓器初/次級與初級/CORE。
    5生產(chǎn)線測試時間為1秒鐘。
    二.紋波噪聲(漣波雜訊電壓)
    (Ripple & Noise)%,mv
    1定義:
    直流輸出電壓上重疊之交流電壓成份大值(P-P)或有效值。
    2測試條件:
    I/P: Nominal
    O/P : Full Load
    Ta : 25℃
    3測試回路:
    4測試波形:
    5說明:
    1示波器之GND線愈短愈好,測試線得遠離PUS。
    2使用1:1之Probe。
    3 Scope之BW一般設(shè)定于20MHz,但是對于目前的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品測試紋波噪聲好將BW設(shè)為大。
    4 Noise與使用儀器,環(huán)境差異極大,因此測試必須表明測試地點。
    5測試紋波噪聲以不超過原規(guī)格值 +1%Vo。
    三.漏電流(洩漏電流)
    (Leakage Current)mA
    1定義:
    輸入一機殼間流通之電流(機殼必須為接大地時)。
    2測試條件:
    I/P:Vin max.×1.06(TUV)/60Hz
    Vin max.(UL1012)/60Hz
    O/P: No Load/Full Load
    Ta: 25 ℃
    3.3測試回路:
    4說明:
    1 L,N均需測。
    2UL1012 R值為1K5。
    TUV R值為2K/0。15uF。
    3漏電流規(guī)格TUV:3。5mA,UL1012:5mA。
    四.溫度測試
    (Temperature Test)
    4.1定義:
    溫度測試指PSU于正常工作下,其零件或Case溫度不得超出其材質(zhì)規(guī)
    格或規(guī)格定值。
    2測試條件:
    I/P: Nominal
    O/P: Full Load
    Ta : 25℃
    3測試方法:
    1將Thermo Coupler(TYPE K)穩(wěn)固的固定于量測的物體上
    (速干、Tape或焊接方式)。
    2 Thermo Coupler于末端絞三圈后焊成一球狀測試。
    3我們一般用點溫計測量。
    4測試零件:
    熱源及易受熱源影響部分
    例如:輸入端子、Fuse、輸入電容、輸入電感、濾波電容、橋整、熱
    敏、突波吸收器、輸出電容、輸出電容、輸出電感、變壓器、鐵芯、
    繞線、散熱片、大功率半導(dǎo)體、Case、熱源零件下之P.C.B.……。
    5零件溫度限制:
    1零件上有標示溫度者,以標示之溫度為基準。
    2其他未標示溫度之零件,溫度不超過P.C.B.之耐溫。
    3電感顯示個別申請安規(guī)者,溫升限制65℃Max(UL1012),75℃
    Max(TUV)。
    五.輸入電壓調(diào)節(jié)率
    (Line Regulation), %
    1定義:
    輸入電壓在額定范圍內(nèi)變化時,輸出電壓之變化率。
    Vmax-Vnor
    Line Regulation(+)=------------------
    Vnor
    Vnor-Vmin
    Line Regulation(-)=------------------
    Vnor
    Vmax-Vmin
    Line Regulation=----------------
    Vnor
    Vnor:輸入電壓為常態(tài)值,輸出為滿載時之輸出電壓。
    Vmax:輸入電壓變化時之高輸出電壓。
    Vmin:輸入電壓變化時之低輸出電壓。
    2測試條件:
    I/P:Min./Nominal/Max
    O/P:Full Load
    Ta:25℃
    5.3測試回路:
    4說明:
    Line Regulation 亦可直接Vmax-Vnor與Vmin-Vnor之±大
    值以mV表示,再配合Tolerance%表示。
    六.負載調(diào)節(jié)率
    (Load Regulation)%
    1定義:
    輸出電流于額定范圍內(nèi)變化(靜態(tài))時,輸出電壓之變化率。
    |Vminl-Vcent|
    Line Regulation(+)=------------------×100%
    Vcent
    |Vcent-VfL|
    Line Regulation(-)=------------------×100%
    Vcent
    |VminL-VfL|
    Line Regulation(%)=----------------×100%
    Vcent
    VmilL:小負載時之輸出電壓
    VfL:滿載時之輸出電壓
    Vcent:半載時之輸出電壓
    2測試條件:
    I/P:Nominal
    O/P:Min./Half/Full Load
    Ta:25℃
    6.3測試回路:
    4Load Regulation亦可直接Vmin.L-Vcent與Vcent-Vmax.之±大
    值以mV表示,再配合Tolerance%表示。

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