USB充电器设计与制作课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,广东松山职业技术学院电气工程系,USB充电器设计与制作多媒体课件,演讲人,:,张文辉,引入新课,电子设备都要求有很稳定的直流电源供电。传统的串联型电源虽然技术成熟，并且有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性能好、输出纹波电压小、使用可靠等优点，但通常都需要体积大且笨重的工频变压器起隔离之用，滤波器的体积和重量也很大。而调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其功率调整管必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有,45,左右。由于调整管上的功率消耗较大，需要采用大功率调整管并安装很大的散热器，这就难以满足电子设备小型节能发展的要求。,解决方法就是采用开关电源方法。开关电源重量轻、体积小、功耗小，效率高、机内温升低，提高了整机的稳定性和可靠性，而且对电网的适应能力也有较大的提高。从而促进了效率高的开关电源的迅速发展。,深圳市金佳佰业有限公司,手机充电器是指给手机等移动数码设备充电的设备，常见的有单口,USB,直充、带线直充、多口,USB,直充、万能充、座充、车充等。如下图：,一,、,USB充电器,简介,1,、,USB充电器类型,一、,USB充电器,简介,2,、,USB充电器参数,输入电压,范围,:,100-240V,，车充,12-24,输入电压,范围,:,通常在,4.2V,、,5V,，,快充9V/12V,输入,电流范围,:,通常在,4.2V,、,5V,，,快充9V/12V,使用环境场合,:,2000-5000M,划分，温度,0,至,4,5度，湿度小于等于,90%,。,安规认证,:,CE,认证、中国,CCC,、美国,UL FCC,欧盟,使用地区国家,:,一、,USB充电器,简介,2,、,充电器的分类,线性电源,：,优点：,空载电压较高，,反应较快，电压稳定度和负载稳定度高，输出纹波电压小。,开关电源,：,优点：,变换效率高，可高达,70%-95%,。,1,、功耗小,2,、稳定范围宽,3,、体积小，重量轻 。,缺点：,电压调整率差，变换效率低，只有,35%-60%,。存在变压器和调整管功耗大。,242,V,187,V,V,A,缺点：,电路比较复杂，输出的纹波电压较高（每一个开关周期有一个纹波），瞬态响应较差，存在高频干扰等。因此，开关稳压电源的应用受到一定的限制。,。,空载,4.2V,的充电器：,充电器直接给电池充电，手机只是提供了一个转接的作用。,空载,4.2V,以上的充电器：,充电过程中的主体多了一个充电管理芯片（一般被集成在手机的电源管理芯片里）,电源适配器,电池,+,+,+,GND,GND,手机,电源适配器,电池,+,+,GND,GND,手 机,（充电管理）,一、,USB充电器,简介,3,、,USB充电器,基本框图,输入回路,:,EMI,电磁干扰滤波器、整流滤波电路、,变压器输入、,功率变换电路、启动电路、,PWM,控制器电路,、过欠压保护电路,组成。,输出回路,:,变压器输出、整流滤波电路、,过流保护电路、短路保护电路等。,控制回路,:,由低压电子元器件,组成。,输入回路与输出回路之间采用,变压器,隔离,，可实现高低电压转换，,又可以确保人身安全。,一、,USB充电器,简介,2,、,USB充电器参数,输入电压,范围,:,100-240V,，车充,12-24,输入电压,范围,:,通常在,4.2V,、,5V,，,快充9V/12V,输入,电流范围,:,通常在,4.2V,、,5V,，,快充9V/12V,使用环境场合,:,2000-5000M,划分，温度,0,至,4,5度，湿度小于等于,90%,。,安规认证,:,CE,认证、中国,CCC,、美国,UL FCC,欧盟,使用地区国家,:,二、,USB充电器,电路,1,、,USB充电器参数,输入电压,:,100-240V,二、,USB充电器,电路,1,、,USB充电器参数,二、,USB充电器,电路,输入电路,1,、整流滤波电路,2,、,USB充电器,电路原理图,单端正激式电路,半波,整流,滤波,: D1,C1,组成。电压,U=300V,。,2,、启动电路,R2:,给,Q1,提供微导通电流。电压,U=0.070V,。,3,、,PWM,控制器,(,振荡电路,),R3,C2,组成正反馈电路,:,给,Q1,提供饱和与截止电流。,4,、功率变换,T1,的,L1,Q1,R1,组成。,二、,USB充电器,电路,输出电路,1,、整流滤波电路,L3,D8,C4,组成,给负载提供电压。,2,、,USB充电器,电路原理图,单端正激式电路,2,、指示电路,R5, LED,。,3,、基准电压,R6, DZ1,组成,:,基准电压,与输出电压比较,给,IC,提供控制电压。,二、,USB充电器,电路,控制保护电路,2,、,USB充电器,电路原理图,单端正激式电路,1,、整流滤波电路,L2,D6,C3,组成,给返馈提供电压。,3,、续流保护电路,D5,或,RC,。Q1截止，在变压器,(1 2),产生感应高电压，为避免截止期间感应出的尖峰脉冲高压击穿Q1，在,(1 2),绕组并联尖峰脉冲吸收，以保护和改善Q1的开关特性。,2,、过流保护电路,R1,Q2,R4,IC1,组成。,二、,USB充电器,电路,1,、当接通电源后，220V交流通过D,2,整流，C1滤波，通过电阻R,2,给Q1提供基极启动电流，使Q1开始微导通，其集电极电流Ic线性增长，在L2中感应出使Q1基极为正、发射极为负的正反馈电压，通过C,2,和R3，送到Q1基极，使Q1迅速饱和,；,3,、,USB充电器控制,电路原理,单端正激式电路,2,、感应电动势给C,2,充电，随着C,2,电压升高，Q1基极电位逐渐下降，Ic开始减小，L2感应出使Q1基极为负，发射极为正的电压，使Q1迅速截止，完成一个振荡周期，在Q1截止期间，在L3绕组感应出一个5V左右的交流电压；,二、,USB充电器,电路,3,、C3逐渐放电，Q1基极电压逐渐升高，从而开始第二个周期，不断循环；,3,、,USB充电器控制,电路原理,单端正激式电路,5,、Z1、IC1、Q2等组成取样比较电路，检查输出电压的高低。当负载变轻或电源电压升高等原因导致输出电压升高时，Z1击穿，IC1发光二级管电流增大，IC1中光敏三极管电流增大,4,、L3输出电压经D6整流、C4滤波后通过USB座给负载供电。LED1和R5组成输出指示电路；,二、,USB充电器,电路,7,、当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时，T1（,3,、,4,）、,DZ,1取样比较导致Q2导通，Q1基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低；,3,、,USB充电器控制,电路原理,单端正激式电路,6,、D,6,为L2绕组输出电压整流二极管，C2为滤波电容；,8,、当输出电压降低后，Q2取样后又会截止，Q1的负载能力变强，输出电压又会升高；这样起到自动稳压作用。；,二、,USB充电器,电路,9,、过流过载保护功能：当负载过载或者短路时，Q1的集电极电流增大，Q1的发射极电阻R2上产生较高的压降，这个过载或者短路产生的高电压经过R4让Q2饱和导通，从而让Q1截止，停止输出，防止过载损坏；,3,、,USB充电器控制,电路原理,单端正激式电路,11,、,注意：,R2改小将增大Q1烧坏的可能性。如果需要大电流输出，建议更换Q1为13003或者13007中大功率三极管；,10,、因此，改变R2的大小，可改变负载能力。如果将输出电流减小，可将R2改大。如果将输出电流改大，可将R2改小；,二、,USB充电器,电路,二、,USB充电器,电路,1,、当负载变轻或者电源电压变高等任何原因导致输出电压升高时，,电压超过5.8v时，D,Z1击穿，Q2的基极电压升高，Q2导通。Q1的基极电压立即释放，Q1截止，输出电压越高，截止时间越长，限制了输出电压的升高，负载能力变小，从而导致输出电压降低；,3,、,USB充电器控制,电路原理,单端正激式电路,(,输出控制,),二、,USB充电器,电路,2,、LD2是工作指示灯。它的工作原理是：当无外接负载时，电路处于空载状态，R8上无电流流过，Q3的e-b结电压基本相等，Q3截止，LD2(绿灯)不亮，有外接负载时，负载电流在R8上产生的压降，加载在Q3的e-b结上，使Q3正偏导通，LD2亮，表示正在充电。随着电池不断地充电，其充电电流逐渐减小，R8上的压降也随之减小，当Q3的e-b结偏压V3e-b小于07V时，Q3截止，LD2熄灭，表示电已充满。,3,、,USB充电器控制,电路原理,单端正激式电路,(,输出控制,),二、,USB充电器,电路,1,、,USB充电器参数,输入电压,:,100-240V,输入电压,:,5V,输入,电流范围,:,200mA,。,二、,USB充电器,电路,1,、当接通电源后，220V交流通过D,2,整流，C1滤波，通过电阻R,2,给Q1提供基极启动电流，使Q1开始微导通，其集电极电流Ic线性增长，在L2中感应出使Q1基极为正、发射极为负的正反馈电压，通过C,2,和R3，送到Q1基极，使Q1迅速饱和,；,4,、,USB充电器控制,电路原理,单端反激式,2,、同时，感应电动势给C3充电，随着C3电压升高，Q1基极电位逐渐下降，Ic开始减小，L2感应出使Q1基极为负，发射极为正的电压，使Q1迅速截止，完成一个振荡周期，在Q1截止期间，在L3绕组感应出一个5V左右的交流电压；,二、,USB充电器,电路,3,、C3逐渐放电，Q1基极电压逐渐升高，从而开始第二个周期，不断循环；,4,、,USB充电器控制,电路原理,单端反激式,5,、Z1、IC1、Q2等组成取样比较电路，检查输出电压的高低。当负载变轻或电源电压升高等原因导致输出电压升高时，Z1击穿，IC1发光二级管电流增大，IC1中光敏三极管电流增大,4,、L3输出电压经D6整流、C4滤波后通过USB座给负载供电。LED1和R5组成输出指示电路；,二、,USB充电器,电路,7,、L2反馈绕组中的感应电压经IC1中的光敏三极管到Q2基极，Q2基极电流增大，集电极电流增大，Q1基极电流减小，集电极电流减小，负载能力变小，从而导致输出电压降低。当输出电压降低后，Q2取样后又会截止，Q1的负载能力变强，输出电压升高，这样起到自动稳压作用；,4,、,USB充电器控制,电路原理,单端反激式,6,、D,6,为L2绕组输出电压整流二极管，C2为滤波电容；,二、,USB充电器,电路,8,、过流过载保护功能：当负载过载或者短路时，Q1的集电极电流增大，Q1的发射极电阻R2上产生较高的压降，这个过载或者短路产生的高电压经过R4让Q2饱和导通，从而让Q1截止，停止输出，防止过载损坏；,4,、,USB充电器控制,电路原理,单端反激式,10,、,注意：,R2改小将增大Q1烧坏的可能性。如果需要大电流输出，建议更换Q1为13003或者13007中大功率三极管；,9,、因此，改变R2的大小，可改变负载能力。如果将输出电流减小，可将R2改大。如果将输出电流改大，可将R2改小；,二、,USB充电器,电路,三、开关电源,电路,1,、,发光二极管,参数,超高亮,:,1.7V1.9V,设计电流通常选为,15mA,高亮,:,1.6V1.8V,，设计电流通常选为,12mA,普亮,:,1.4V1.7V,，设计电流通常选为,8mA,限流电阻的计算,:,超高亮,LED,5V,工作，工作电流为,8mA,，导通压降为,1.7V,求,限流电阻值,单色、双色、三色,:,红,+,蓝显紫色光，红,+,绿显橙色光,红+绿+蓝,显,白,色,光,驱动器件的低电平输出电压,工作电流,三、开关电源,电路,1,、,输入电路,抑制电磁干扰(EMI),:,电磁干扰(EMI)又叫噪声干扰，要抑制EMI关键是噪声滤波器的设计。,采用噪声滤波器能有效地抑制电网中的噪声进入设备，也可以抑制设备产生的噪声污染电网。,共模噪声产生于相线与大地之间。抑制外部的EMI信号传入，又可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度。,共模噪声:,一方面要滤除信号线上共模电磁干扰，,另一方面又要抑制本身不向外发出电磁干扰，避免影响其他电子设备的正常工作。当电路中的正常电流流经共模电感时，电流在同相位绕制的电感线圈中产生反向的磁场而相互抵消，当有共模电流流经线圈时，由于共模电流的同向性，会在线圈内产生同向的磁场而增大线圈的感抗，使线圈表现为高阻抗，产生较强的阻尼效果，以此衰减共模电流。达到滤波的目的。,差模噪声产生于相线之间。,差模噪声:,三、开关电源,电路,1,、,输入电路,抑制电磁脉冲(EMP),:,抑制EMP主要是对浪涌保护。浪涌保护主要是防雷保护，就是在极短的时间内将设备上因感应雷击而产生的大量脉冲能量释放到安全地线上，从而保护整个设备。,压敏电阻、稳压二极管和气体放电管三种保护方法。,第一，能抗大能量的瞬态冲击；,第二，它的PN结结构不同于稳压管，因此它的功耗小；,第三，耐浪涌性好。,压敏电阻保护的优点:,浪涌电流是由滤波电容充电引起的。如果不采取保护措施，浪涌电流值几百安培。,为避免电子电路中在开机的瞬间产生的浪涌电流，在电源电路中串接一个功率型RT热敏电阻器，能有效地抑制开机时的浪涌电流，并且在完成抑制浪涌电流作用以后，由于通过其电流的持续作用，功率型RT热敏电阻器的电阻值将下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不计，不会对正常的工作电流造成影响。,保护方法:,浪涌保护:,三、开关电源,电路,1,、,输入电路,当输入电压85-265V，且用50Hz或60HZ的市电都有较好的输出电压稳定度。在交流接线端接入由共模扼流圈T1、C1、C2和R1构成的电磁干扰滤波器。C1和C2用安规电容即,电容专门滤除差模干扰。因C1的容量较大(01F)，在其上并联R1，在断电后C1经R1进行放电，可避免电源进线端零、火带电。,在开断的瞬间，高频变压器的漏感会产生尖峰电压，所以用R5,C4，D5组成漏极箝位电路用于吸收此尖峰电压，使Q1不受损害。,三、开关电源,电路,1,、,输出电路,整流滤波电路,:,。,。,。,:,。,。,:,:,三、开关电源,电路,1,、,输出电路,整流滤波电路,:,。,。,。,:,。,。,:,:,三、开关电源,电路,1,、,输出电路,短路保护电路,:,。,。,。,:,。,。,:,:,三、开关电源,电路,1,、,控制电路,:,。,。,。,:,。,。,:,:,三、开关电源,电路,1,、,车载,充电器控制,电路原理,单端反激式电路,四、,开关电源典型,电路,四、,开关电源典型,电路,四、,开关电源典型,电路,恒流、恒压的控制,电源,线性,四、,开关电源典型,电路,五、,LED,驱动,电路,1,、,主要元器件介绍,VIPer12A,芯片是一个单封装的芯片，在同一片芯片上整合了一个专用电流式,PWM,控制器和一个高压功率场效应管。,VIPer12A芯片:,第1、2脚为场效应管的源极,第3脚FR为反馈信号控制端,第4脚UDD为芯片的供电电源端,第,58,脚为场效应管的漏极,。,五、,LED,驱动,电路,控制器的工作频率为,60KHZ,，通过反馈端,FR,的控制，来进行脉宽调制，从而达到稳压的目的。,VIPer12A芯片:,VIPer12A,芯片具有下述良好的性能：过热保护自动关断模式；防止输出端短路导致击穿故障的打嗝（,HICCUP,）保护模式；保证低负载条件下的低功耗工作模式；高压启动电流源以及待机的低功耗（小于,1W,）模式等。,1,、,主要元器件介绍,五、,LED,驱动,电路,内部频率补偿:,直流电压增益高,(,约,100dB),单位增益频带宽,(,约,1MHz),电源电压范围宽：单电源,(3,30V),；,双电源,(,1.5,一,15V),LM358,芯片:,1,、,OUT1,：输出,1,3、IN1（+）：正相输入1,2、IN1（-）：反相输入1,4,、,GND,：地,5,、,IN2,（,+,）：正相输入,2,6,、,IN2,（,-,）：反相输入,2,7,、,OUT2,：输出,2,8,、,Vcc,：电源,低输入偏流:,低输入失调电压和失调电流,共模输入电压范围宽，包括接地,差模输入电压范围宽，等于电压范围输出电压摆幅大,(0,至,Vcc-1.5V),1,、,主要元器件介绍,五、,LED,驱动,电路,其性能是输出压连续可调达,36V,，工作电流范围宽达,0,1,。,100mA,，动态电阻典型值为,0,22,欧,输出杂波低。,TL431,芯片:,1,、参考端（,REF,）,3,、阴极（,CATHODE,）,2、阳极（ANODE）,、,脚两端输出电压,V=2,5(R2,十,R3)V,R3,。如果改变,R2,的阻值大小，就可以改变输出基准电压大小。,1,、,主要元器件介绍,五、,LED,驱动,电路,2,、,LED,控制电路,五、,LED,驱动,电路,交流经整流滤波后接到高频变压器,T1,的初级，加在,VIPER12A,的漏极端,高频变压器次级的两个绕组分别为辅助绕组,NF,和输出绕组,NS,。,NF,输出的电压经,D6,、,C6,整流滤波后的稳压电源接,VIPER12A,的电源端，提供其工作电压。,NS,输出电压经过,D7,整流和,C10,滤波变成直流电源，再通过,L1,和,C11,滤掉高频纹波电压。,C9,、,C12,起到高频旁路作用。输出电压经,R6,、,R7,分压后获得的取样电压，与,KA431,内部,2,50V,基准电压源进行比较后，输出误差电压信号，再经,PIC817,光耦合器流入,VIPER12A,的反馈端，直接控制输出占空比，获得稳定电压输出。改变电阻,R6,和,R7,的分压比，可调节输出电压的标称值。,R4,、,C8,构成吸收回路，防止产生自激振荡。,R3,是,LED,的限流电阻。图中,C7,的作用是滤除反馈端的尖峰电压，决定了自动重启动的频率，对反馈回路进行补偿。,3,、,输入电路,五、,LED,驱动,电路,1,、,输出电路,整流滤波电路,:,输出电路采用反激式变换器。在开关管导通期间，电流在初级电路里以线性方式上升，在电感器内储存能量，二极管D7阻止电流通过次级绕组流动，开关管截止期间，电感器内储存的能量通过次级和D7释放给负载。L2、C16和C17组成输出滤波网络。R16为L2中储存的电能提供一个回路。,。,。,。,:,。,。,:,:,五、,LED,驱动,电路,1,、,输出电路,整流滤波电路,:,。,。,。,:,。,。,:,:,五、,LED,驱动,电路,1,、,输出电路,短路保护电路,:,。,。,。,:,。,。,:,:,五、,LED,驱动,电路,1,、,控制电路,:,保护电路的设计如图3.6所示。电路通过采集电压信号和电流信号来分析是否有过压和过流。正常工作时，发光二极管处于截止状态，若出现过压和过流时，发光二极管导通，光耦工作，从而达到保护电路的作用。,。,。,。,:,。,。,:,:,五、,LED,驱动,电路,三、,USB充电器,电路,新课讲授,开,关,电,源,类,型,机械制动,激励,方式分,连接,方式分,并联型开关稳压电源,串联型开关稳压电源,应用,：,主要用在早期的电视机中，这种开关电源通过开关调整管及整流二极管与电网相连，整个机板与电网相通，使机板带电，不便于与外部其他电器设备相连接，因此在现代电子设备中已很少使用。,自,激式,他激式,他激式,储能电感器与负载串联方式连接,由开关管和开关变压器,(,脉冲变压器,),构成的正反馈环路来完成白激振荡,另加一个振荡器，振荡器产生的开关脉冲信号加在开关管上，用来控制开关管的导通与截止,下页,应用：,电源输出端与电网通过开关变压器隔离，电路板上除开关变压器初级与电网相连通外，其余部分与电网都不直接相连，机板不带电，安全性好，也容易与外部设备相连接。因此，并联型开关电源在现代电器，尤其在互联网及办公设备中得到了广泛应用。,储能电感器与负载并联方式连接,一,、,开关电源,简介,就电路功能来讲，不管是哪种开关电源，开关电源都包括；,主要电路,辅助电路,输入电磁干扰滤波器（,EMI,）、整流滤波电路、功率变换电路、,PWM,控制器电路、输出整流滤波电路组成。,输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。,一、并联型开关电源电路结构形式,1),单管开关电源,双管半桥式开关电源采用专用脉冲产生电路，两个开关管做模拟开关交替工作，工作稳定，功率变换效率高，输出电压调控易行，容易增设保护电路。这种电源适于功耗较大的电器设备中。,另一种是双管半桥式脉冲可调式开关电源。,电路组成,：交流输入及抗干扰电路、整流滤波电路、启动电路、开关振荡管、开关变压器,T,、正反馈电路、稳压控制电路、脉冲整流输出电路、过压过流保护电路等组成。,优点：,单管自身组成振荡电路，直接进行功率变换电压调整简单。,缺点：,不宜用于对双极性输出电压调整，输出功率相对较小,运用：,电视接收机、显示器、传真机、打印机及各种充电器当中。,2),双管开关电源,2,、,单管并联式开关电源电路结构框,图,3,、单管并联式开关电源工作原理,220V交流市电经开关、保险管，再经滤波器滤除其中的高频杂波，由桥式整流及电容滤波后得到约310V直流电压。310V电压一路通过启动电路回到开关管控制极或到PWM脉)中产生电路，产生驱动脉,冲,控制开关管开始导通，另一路经过开关变压器初级加到开关管上。,2,、,单管并联式开关电源电路结构框,图,3,、单管并联式开关电源工作原理,在,PWM,脉,冲,的驱动下，开关管工作于开关状态。在开关变压器,T,的初级绕组,(L1),中流过脉,冲,电流，在其输出绕组,(L3),中也产生感应电压。反馈绕组,(12),产生的感应电压在分立元件构成的开关电源中用于反馈，维持开关管工作于开关状态,，,在集成电路组成的开关电源中用于为集成电路提供辅助电源。,2,、,单管并联式开关电源电路结构框,图,3,、单管并联式开关电源工作原理,输出绕组,(L3),中产生的感应电压经脉,冲,整流得到输出电压，为负载提供电源。不同的电源输出绕组的多少不同,(,一般有,2-4,组,),，输出的电压也不同。,稳压控制电路从输出电压中取出样品电压，与基准电压相比较，产生误差电压。误差电压通过改变,PWM,脉,),中的频率和宽度改变开关管导通的时间长短和频率，调整输出电压的高低，实现稳压控制。,4,、双管半桥式开关电源的结构框图,5,、双管半桥式开关电源工作原理,市电经抗干扰、整流后由串联的,Cl,与,C2,滤波后得到,+310V,直流电压，在,C1,与,C2,上各形成对称的约,+155V,的电压。辅助电源电路得到,+310V,电压后，开始工作产生辅助电压，并加到,PWM,脉冲产生电路在开机电路控制下，,PWM,电路产生相位相反的两个脉冲，经驱动电路通过脉冲驱动变压器,3,，在,L1,与,L2,中分别产生相位相反的两个驱动脉冲，分别驱动开关管,1,和开关管,2,轮流工作于开关状态。,4,、双管半桥式开关电源的结构框图,5,、双管半桥式开关电源工作原理,开关管,1,导通时，开关管,2,截止，,C1,上的,+155V,电压通过开关管,1,、,T4,初级绕组、,C3,回到,C1,负极构成回路，在,4,初级产生由上而下的电流。,开关管,2,导通时，开关管,l,截止。,C2,上的,+155V,电压通过,C3,、,T4,初级绕组、开关管,2,、经地回到,C2,负极构成回路，在,T4,初级产生由下而上的电流。,4,、双管半桥式开关电源的结构框图,5,、双管半桥式开关电源工作原理,T4,为功率变换变压器，是开关电源中体积最大的元件。,T4,初级中流过的相反方向的电流，由次级各绕组经整流得到不同的输出电压，为负载提供电源。,稳压控制电路从输出电压中取出样品电压，与基准电压相比较，产生误差电压，经稳压控制电路送到,PWM,脉冲产生电路，调整输出脉冲的宽度或频率；再经驱动电路调整两只开关管酌导通时间或频率，使流过,T4,初级的电流改变，从而调整输出电压。,二、 输入电路的原理,(一),AC 输入整流滤波电路原理：,当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，电压达470VDC/332VAC时阻抗会大幅降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。,1、,防雷电路(,ZNR1突波吸收器,),：,电路由C1和C4为,X安规,电容，滤除差模噪声；C2、C3和C7为,Y安规,电容，滤除共模噪声；L1为共模电感，滤除共模噪声；L2为差模电感，滤除共模噪声。主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。,二、 输入电路的原理,(一),AC 输入整流滤波电路原理：,2、,抗干扰电路(,EMI滤波器,),：,电路R1和R2主要用来消除断电瞬间残留的电压。,RT1为负温度系数热敏电阻(NTC)，当电源开启瞬间，要对 C5充电，瞬间电流大，加RT1能有效限制冷开机的突入电流,把瞬时能量全消耗在RT1上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小，这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。故可以减少平常工作时之功率损失,防止浪涌电流。,二、 输入电路的原理,(一),AC 输入整流滤波电路原理：,3、,浪涌电路(,突入电流限制,),：,交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。,二、 输入电路的原理,(一),AC 输入整流滤波电路原理：,4、,整流滤波电路(ZNR1突波吸收器),：,C6。获得约300V直流电压后分两路输出：一路经开关变压器T1加到MOSFET Q1的漏极，另一路经R3加到C17的正端。当C17的正端电位升到16V时，端口得工作电压，UC3842电路启动，整流器输出的300V左右直流脉动电压，一路经T3开关变压器的初级绕组送往辅助电源开关管Q03的c极，另一路经启动电阻R002给Q03的b极提供正向偏置电压和启动电流，使Q03开始导通。,目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。,三、 功率变换电路的原理,(一),AC 输入整流滤波电路原理：,1、,MOS管的工作原理,：,三、 功率变换电路的原理,2、功率变换,工作原理,：,从R6测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R10上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。,R3、C4、D1,R4与C5组成高压尖峰吸收(缓冲器)电路。,三、 功率变换电路的原理,2、功率变换,工作原理,：,当开关管Q1截止后，T1(9 10)产生很大的反极性尖峰电压和尖峰电流，其峰值幅度超过Q1的C极电压很多倍，此尖峰电压的功率经D1储存于CC4中，然后在电阻R3上消耗掉，能很好地吸收尖峰电压和电流，从而降低了Q1的C极尖峰电压，使Q1免遭损坏。 同时也达到了磁场复位的目的，为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。,R9+R8与R7组成输出分压电路,D2反相保护,ZD1通常将MOS管的GS电压限制在18V,从而保护了MOS管。,三、 功率变换电路的原理,2、功率变换,工作原理,：,分压值与Q1中的结电容CGS、CGD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。分压值过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；分压值过大，会降低开关管的开关速度。,。,三、 功率变换电路的原理,2、功率变换,工作原理,：,。,四、 输出整流滤波电路,1、+5V整流及,滤波器,电路：,T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D6为整流管，R33、C14、R2、C2为削尖峰电路。C17、C19、L2、C22组成型滤波器。,。,四、 输出整流滤波电路,2、UC3842供电电路：,T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D6为整流管，R33、C14、R2、C2为削尖峰电路。C17、C19、L2、C22组成型滤波器。,。,四、 输出整流滤波电路,3、+12V及-12V整流和,滤波器,电路：,当变压器次级上端为正时，电流经C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时，电流经C3、R4、R2使Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感，C6、L1、C7组成型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。,。,五、 稳压环路电路,1、电压反馈电路工作原理：,当输出,U0,升高，经取样电阻,R7,、,R8,、,R10,、,VR1,分压后，,U1,脚电压升高，当其超过,U1,脚基准电压后,U1,脚输出高电平，使,Q1,导通，光耦,OT1,发光二极管发光，光电三极管导通，,UC3842,脚电位相应变低，从而改变,U1,脚输出占空比减小，,U0,降低。,。,五、 稳压环路电路,1、电压反馈电路工作原理：,当输出,U0,降低时，,U1,脚电压降低，当其低过,U1,脚基准电压后,U1,脚输出低电平，,Q1,不导通，光耦,OT1,发光二极管不发光，光电三极管不导通，,UC3842,脚电位升高，从而改变,U1,脚输出占空比增大，,U0,升高。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节,VR1,可改变输出电压值。,。,五、 稳压环路电路,1、电压反馈电路工作原理：,反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。,。,1、,小功率短路保护,电路：,在输出端短路的情况下，PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内，它可以用多种方法来实现限流电路，当功率限流在短路时不起作用时，只有另增设一部分电路。,五、 短路保护电路,当输出电路短路，输出电压消失，光耦,OT1,不导通，,UC3842,脚电压上升至,5V,左右，,R1,与,R2,的分压超过,TL431,基准，使之导通，,UC3842,脚,VCC,电位被拉低，,IC,停止工作。,UC3842,停止工作后,脚电位消失，,TL431,不导通,UC3842,脚电位上升，,UC3842,重新启动，周而复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成正常工作状态。,1、,中功率短路保护,电路：,五、 短路保护电路,当输出短路，,UC3842,脚电压上升,U1,脚电位高于,脚时，比较器翻转,脚输出高电位，给,C1,充电，当,C1,两端电压超过,脚基准电压时,U1,脚输出低电位，,UC3842,脚低于,1V,，,UCC3842,停止工作，输出电压为,0V,，周而复始，当短路消失后电路正常工作。,R2,、,C1,是充放电时间常数，阻值不对时短路保护不起作用。, 输出过压保护电路,当Uo有过压现象时，稳压管击穿导通，经光耦（OT2）R6到地产生电流流过，光电耦合器的发光二极管发光，从而使光电耦合器的光敏三极管导通。Q1基极得电导通， 3842的脚电降低，使IC关闭，停止整个电源的工作，Uo为零，周而复始。,2、输出限压保护电路：,当输出电压升高，稳压管导通光耦导通，Q1基极有驱动电压而道通UC3842,电压升高，输出降低，稳压管不导通，UC3842电压降低，输出电压升高。周而复始，输出电压将稳定在一范围内（取决于稳压管的稳压值）。,。,六、 输出过压保护电路,3、输出过压锁死电路：,工作原理是，当输出电压Uo升高，稳压管导通，光耦导通，Q2基极得电导通，由于Q2的导通Q1基极电压降低也导通，Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2始终导通，UC3842脚始终是高电平而停止工作。在图B中，UO升高U1脚电压升高，脚输出高电平，由于D1、R1的存在，U1脚始终输出高电平Q1始终导通，UC3842脚始终是低电平而停止工作。,3、输出过压锁死电路：,当输出电压Uo升高，稳压管导通，光耦导通，Q2基极得电导通，由于Q2的导通Q1基极电压降低也导通，Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2始终导通，UC3842脚始终是高电平而停止工作。,。,六、 输出过压保护电路,UO升高U1脚电压升高，脚输出高电平，由于D1、R1的存在，U1脚始终输出高电平Q1始终导通，UC3842脚始终是低电平而停止工作。,2、工作原理：,输入电压经L1、L2、L3等组成的EMI滤波器，BRG1整流一路送PFC电感，另一路经R1、R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的取样，用以调整控制信号的占空比，即改变Q1的导通和关断时间，稳定PFC输出电压。L4是PFC电感，它在Q1导通时储存能量，在Q1关断时施放能量。D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管，C6、C7滤波。PFC电压一路送后级电路，另一路经R3、R4分压后送入PFC控制器作为PFC输出电压的取样，用以调整控制信号的占空比，稳定PFC输出电压。,七、 功率因数校正电路（PFC）,1、工作原理：,AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压。,取样电压分为两路，一路经R1、R2、R3、R4分压后输入比较器3脚，如取样电压高于2脚基准电压，比较器1脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。另一路经R7、R8、R9、R10分压后输入比较器6脚，如取样电压低于5脚基准电压，比较器7脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。,。,八、 输入过欠压保护,电路,2、：,当两台电源并机工作时，其输出端是并接在一起的，均流信号线也连接在一起。现在假设电源A的输出电流Io1大于电源B的输出电流Io2，在两台电源内部的电流取样电压就会A高于B，也就是JL1+高于JL2+，而JL1+和JL2+是接在同一条线上（均流母线），因此JL2+升高，通过电源B内部均流电路的控制迫使其输出电压升高，Io2增大，Io1减小（负载电流不变）；Io2高于,Io1时，其控制过程刚好相反，如此循环，最终使两台电源的输出电压、电流保持一致。,Q3、C19、R34R36组成的电路的作用是，在电源启动初期输出电压低或输出欠压时Q3导通，使U2A脚处于低电位，U2A脚输出低电平，Q1截止，也就是使均流电路不起作用。,VR1可调节均流信号的电压值，也可调节输出限流点。,。,九、 电池管理,UC3842,简介,Unitrode公司的UC3844是一种高性能固定频率电流型控制器，包含误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。,1,脚,COMP,是内部误差放大器的输出端。通常此脚与,2,脚之间接有反馈网络，以确定误差放大器的增益和频响。,2,脚,FEED BACK,是反馈电压输入端。,此脚与内部误差放大器同向输入端的基准电压,(,一般为,+2.5V),进行比较，产生控制电压，控制脉冲的宽度。,UC3842,简介,Unitrode公司的UC3844是一种高性能固定频率电流型控制器，包含误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。,3,脚,ISENSE,是电流传感端。,在外围电路中，在功率开关管,(,如,VMos,管,),的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入,3,脚，控制脉宽。此外，当电源电压异常时，功率开关管的电流增大，当取样电阻上的电压超过,1V,时，,UC3844,就停止输出，有效地保护了功率开关管。,4,脚,RT/CT,是定时端,。锯齿波振荡器外接定时电容,C,和定时电阻,R,的公共端。,UC3842,简介,Unitrode公司的UC3844是一种高性能固定频率电流型控制器，包含误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。,5,脚,GND,是接地。,6,脚,OUT,是输出端。,此脚为图滕柱式输出，驱动能力是,lA,。这种图腾柱结构对被驱动的功率管的关断有利，因为当三极管,VTl,截止时，,VT2,导通，为功率管关断时提供了低阻抗的反向抽取电流回路，加速功率管的关断。,UC3842,简介,Unitrode公司的UC3844是一种高性能固定频率电流型控制器，包含误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。,7脚Vcc,是电源。当供电电压高于 10V时，UC3844工作，此时耗电在15mA以下。输入电压可以通过一个大阻值电阻从高压降压获得。芯片工作后，输入电压可在+10+30V之间波动，低于+10V停止工作。工作时耗电约为1mA，此电流可通过反馈电阻提供。,8,脚,VREF,是基准电压输出,，可输出精确的,+5V,基准电压，电流可达,50mA,。,UV3842,的电压调整率可达,0.01%,，工作频率为,500kHz,，启动电流小于,1mA,，输入电压为,10,30V,，基准电压为,4.9,5.1V,，工作温度为,0,70,，输出电流为,1A,。,典型应用：,