家用開關(guān)電源電路圖（一）

人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。這些優(yōu)勢在家用電器中尤其明顯，催生了不少動手達(dá)人改造為開關(guān)電源的想法，首要任務(wù)，還是要從看懂開關(guān)電源電路圖開始。

開關(guān)電源的電路組成

開關(guān)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、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。

主電路

從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，包括：

1、輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。

2、整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。

3、逆變：將整流后的直流電變?yōu)楦哳l交流電，這是高頻開關(guān)電源的核心部分，頻率越高，體積、重量與輸出功率之比越小。

4、輸出整流與濾波：根據(jù)負(fù)載需要，提供穩(wěn)定可靠的直流電源。

控制電路

一方面從輸出端取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制逆變器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另一方面，根據(jù)測試電路提供的資料，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措施。

檢測電路

除了提供保護(hù)電路中正在運(yùn)行中各種參數(shù)外，還提供各種顯示儀表資料。

輔助電源

提供所有單一電路的不同要求電源。

開關(guān)控制穩(wěn)壓原理

開關(guān)K以一定的時(shí)間間隔重復(fù)地接通和斷開，在開關(guān)K接通時(shí)，輸入電源E通過開關(guān)K和濾波電路提供給負(fù)載RL，在整個(gè)開關(guān)接通期間，電源E向負(fù)載提供能量；當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，輸入電源E便中斷了能量的提供。可見，輸入電源向負(fù)載提供能量是斷續(xù)的，為使負(fù)載能得到連續(xù)的能量提供，開關(guān)穩(wěn)壓電源必須要有一套儲能裝置，在開關(guān)接通時(shí)將一部份能量儲存起來，在開關(guān)斷開時(shí)，向負(fù)載釋放。

家用開關(guān)電源電路圖（二）

這是一種家用開關(guān)電源工作原理圖解， 從交流電網(wǎng)輸入、直流輸出的全過程，輸入濾波器：其作用是將電網(wǎng)存在的雜波過濾，同時(shí)也阻礙本機(jī)產(chǎn)生的雜波反饋到公共電網(wǎng)。 整流與濾波：將電網(wǎng)交流電源直接整流為較平滑的直流電，以供下一級變換。

家用開關(guān)電源電路圖（三）

這款軟開關(guān)電源采用了全橋變換器結(jié)構(gòu)，使用MOSFET作為開關(guān)管來使用，參數(shù)為1000V/24A。采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂開關(guān)管實(shí)現(xiàn) ZVS、滯后臂開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZCS。電路結(jié)構(gòu)簡圖如圖1，VT1~VT4是全橋變換器的四只MOSFET開關(guān)管，VD1、VD2分別是超前臂開關(guān)管VT1、VT2的反并超快恢復(fù)二極管，C1、C2分別是為了實(shí)現(xiàn)VTl、VT2的ZVS設(shè)置的高頻，VD3、VD4是反向電流阻斷二極管，用來實(shí)現(xiàn)滯后臂 VT3、VT4的ZCS，Llk為變壓器漏感，Cb為阻斷電容，T為主變壓器，副邊由VD5~VD8構(gòu)成的高頻整流電路以及Lf、C3、C4等濾波器件組成。

電路原理：

當(dāng)開關(guān)管VT1、VT4或VT2、VT3同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電路工作情況與全橋變換器的硬開關(guān)工作模式情況一樣，主變壓器原邊向負(fù)載提供能量。通過移相控制，在 關(guān)斷VT1時(shí)并不馬上關(guān)斷VT4，而是根據(jù)輸出反饋信號決定移相角，經(jīng)過一定時(shí)間后再關(guān)斷VT4，在關(guān)斷VT1之前，由于VT1導(dǎo)通，其并聯(lián)電容C1上電 壓等于VT1的導(dǎo)通壓降，理想狀況下其值為零，當(dāng)關(guān)斷VT1時(shí)刻，C1開始充電，由于電容電壓不能突變，因此，VT1即是零電壓關(guān)斷。由于變壓器漏感L1k以及副邊整流濾波電感的作用，VT1關(guān)斷后，原邊電流不能突變，繼續(xù)給Cb充電，同時(shí)C2也通過原邊放電，當(dāng)C2電壓降到零后，VD2自然導(dǎo)通，這時(shí)開通VT2，則VT2即是零電壓開通。當(dāng)C1充滿電、C2放電完畢后，由于VD2是導(dǎo)通的，此時(shí)加在變壓器原邊繞組和漏感上的電壓為阻斷電容Cb兩端電壓，原邊電流開始減小，但繼續(xù)給Cb充 電，直到原邊電流為零，這時(shí)由于VD4的阻斷作用，電容Cb不能通過VT2、VT4、VD4進(jìn)行放電，Cb兩端電壓維持不變，這時(shí)流過VT4電流為零，關(guān) 斷VT4即是零電流關(guān)斷。

家用開關(guān)電源電路圖（四）

用UC3842做的開關(guān)電源的典型電路見圖1。過載和短路保護(hù)，一般是通過在開關(guān)管的源極串一個(gè)電阻（R4），把電流信號送到3842的第3腳來實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

當(dāng)電源過載時(shí)，3842保護(hù)動作，使占空比減小，輸出電壓降低，3842的供電電壓Vaux也跟著降低，當(dāng)?shù)偷?842不能工作時(shí)，整個(gè)電路關(guān)閉，然后靠R1、R2開始下一次啟動過程。這被稱為“打嗝”式（hiccup）保護(hù)。在這種保護(hù)狀態(tài)下，電源只工作幾個(gè)開關(guān)周期，然后進(jìn)入很長時(shí)間（幾百ms到幾s）的啟動過程，平均功率很低，即使長時(shí)間輸出短路也不會導(dǎo)致電源的損壞。

由于漏感等原因，有的開關(guān)電源在每個(gè)開關(guān)周期有很大的開關(guān)尖峰，即使在占空比很小時(shí)，輔助電壓Vaux也不能降到足夠低，所以一般在輔助電源的整流二極管上串一個(gè)電阻（R3），它和C1形成RC濾波，濾掉開通瞬間的尖峰。仔細(xì)調(diào)整這個(gè)電阻的數(shù)值，一般都可以達(dá)到滿意的保護(hù)。使用這個(gè)電路，必須注意選取比較低的輔助電壓Vaux，對3842一般為13～15V，使電路容易保護(hù)。

圖2、3、4是常見的電路。圖2采取拉低第1腳的方法關(guān)閉電源。圖3采用斷開振蕩回路的方法。圖4采取抬高第2腳，進(jìn)而使第1腳降低的方法。在這3個(gè)電路里R3電阻即使不要，仍能很好保護(hù)。注意電路中C4的作用，電源正常啟動，光耦是不通的，因此靠C4來使保護(hù)電路延遲一段時(shí)間動作。在過載或短路保護(hù)時(shí)，它也起延時(shí)保護(hù)的左右。在燈泡、馬達(dá)等啟動電流大的場合，C4的取值也要大一點(diǎn)。

圖1是使用最廣泛的電路，然而它的保護(hù)電路仍有幾個(gè)問題：

1. 在批量生產(chǎn)時(shí)，由于元器件的差異，總會有一些電源不能很好保護(hù)，這時(shí)需要個(gè)別調(diào)整R3的數(shù)值，給生產(chǎn)造成麻煩；

2. 在輸出電壓較低時(shí)，如3.3V、5V，由于輸出電流大，過載時(shí)輸出電壓下降不大，也很難調(diào)整R3到一個(gè)理想的數(shù)值；

3. 在正激應(yīng)用時(shí)，輔助電壓Vaux雖然也跟隨輸出變化，但跟輸入電壓HV的關(guān)系更大，也很難調(diào)整R3到一個(gè)理想的數(shù)值。

這時(shí)如果采用輔助電路來實(shí)現(xiàn)保護(hù)關(guān)斷，會達(dá)到更好的效果。輔助關(guān)斷電路的實(shí)現(xiàn)原理：在過載或短路時(shí)，輸出電壓降低，電壓反饋的光耦不再導(dǎo)通，輔助關(guān)斷電路當(dāng)檢測到光耦不再導(dǎo)通時(shí)，延遲一段時(shí)間就動作，關(guān)閉電源。

家用開關(guān)電源電路圖（五）

家用電器、照明燈等電源的開或關(guān)，常常需要在不同的時(shí)間延遲后進(jìn)行，本電源插座即可滿足這種不同的需要。

工作原理：

電路如圖所示，它由降壓、整流、濾波及延時(shí)控制電路等部分組成。 按下AN，12V工作電壓加至延遲器上，這時(shí)NE555的②腳和⑥腳為高電平，則NE555的③腳輸出為低電平，因此繼電器K得電工作，觸點(diǎn)K1-1向上吸合，這時(shí)“延關(guān)”插座得電，而“延開”插座無電。 這時(shí)電源通過電容器C3 、電位器RP、電阻器R3至“地”，對C3進(jìn)行充電，隨著C3上的電壓升高，NE555的②、⑥腳的電壓越來越往下降，當(dāng)此電壓下降至2/3Vcc 時(shí)，NE555的③腳輸出由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑@時(shí)繼電器將失電而不工作，則其控制觸點(diǎn)恢復(fù)原位，則“延關(guān)”插座失電，而“延開”插座得電。就這樣滿足了不同的需求，LED、LED2作相應(yīng)的指示。

本電路只要元器件是好的，裝配無誤，裝好即可正常工作。

延時(shí)時(shí)間由C3及PR+R3的值決定，T≈1.1C3（PR+R3）。RP指有效部分。C3可用數(shù)十pF至1000μF的電容器，（PR+R3）的值可取2K～10MΩ。C1的耐壓值應(yīng)≥400V，R1的功率應(yīng)≥2W，AN按鈕開關(guān)可選用K-18型的，繼電器的型號為JQX-13F-12V。其它元器件無特殊要求。