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，F1(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，導致高壓經電網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，F1會燒毀保護后級電路。RT2(471)為負溫度系數熱敏電阻，在開機瞬間，電容器對電源幾乎呈短路狀態，其干擾電流非常大，導致變壓器過載。
串聯上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，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為安規電容，L2、L3為共模電感。
交流電壓經D1，D2，D3，D4整流后，經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交流電經整流后得到300V左右的直流電壓經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，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，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，可根據過流保護數值來調整所接電阻的阻值，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壓，電壓反饋，輸出電壓指示和輸出濾波電路。
整流穩壓使用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、大電流狀態下，反向恢復時間短，只有納秒，正向導通壓降為0.3V左右，而整流電流達數十安。它是較近在開關電源中應用得較多的一種器件。區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：肖特基二極管的較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，利用二極管單向導通的特性，把方向不斷變化的交流電流變為同一方向，電路中使用3只并聯的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。U2（PC817），U3（TL431）及外圍阻容元件組成穩壓反饋電路。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電壓的穩定輸出，輸出電壓通過R19，R20，R18輸出取樣電阻電阻分壓，結果送到TL431REF腳的誤差反饋網絡，誤差反饋的輸出電壓被轉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的作用，并產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；
隨著電子技術的高速發展、電子系統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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| 發布時間：2020.12.23 來源：

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