成為(wei) 一名合格的電源工程師要涉獵的知識包羅萬(wan) 象，小到家用電器，大到航天飛機，衛星等供電係統，大型電力行業(ye) 所用的儀(yi) 器設備，高精密醫療設備無不需要電源來提供穩定能源，這也更需要大量具有電源專(zhuan) 業(ye) 知識水平的工程師來完成設計和研發。但是，如何做好第一步，打好電源工程師的基本功？小編在這裏對開關(guan) 電源電路圖及原理進行講解，僅(jin) 供參考！

　　一、開關(guan) 電源的電路組成

　　開關(guan) 電源的主要電路是由輸入電磁幹擾濾波器(EMI)、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控製器電路、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。

　　開關(guan) 電源的電路組成方框圖如下：

　　二、輸入電路的原理及常見電路

　　1、AC輸入整流濾波電路原理：

　　①、防雷電路：當有雷擊，產(chan) 生高壓經電網導入電源時，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1組成的電路進行保護。當加在壓敏電阻兩(liang) 端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、F2、F3會(hui) 燒毀保護後級電路。

　　②、輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑製，防止對電源幹擾，同時也防止電源本身產(chan) 生的高頻雜波對電網幹擾。當電源開啟瞬間，要對C5充電，由於(yu) 瞬間電流大，加RT1(熱敏電阻)就能有效的防止浪湧電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間後溫度升高後RT1阻值減小(RT1是負溫係數元件)，這時它消耗的能量非常小，後級電路可正常工作。

　　③、整流濾波電路：交流電壓經BRG1整流後，經C5濾波後得到較為(wei) 純淨的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。

　　2、DC輸入濾波電路原理：

　　①、輸入濾波電路：C1、L1、C2組成的雙π型濾波網絡主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進行抑製，防止對電源幹擾，同時也防止電源本身產(chan) 生的高頻雜波對電網幹擾。C3、C4為(wei) 安規電容，L2、L3為(wei) 差模電感。

　　②、R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7組成抗浪湧電路。在起機的瞬間，由於(yu) C6的存在Q2不導通，電流經RT1構成回路。當C6上的電壓充至Z1的穩壓值時Q2導通。如果C8漏電或後級電路短路現象，在起機的瞬間電流在RT1上產(chan) 生的壓降增大，Q1導通使Q2沒有柵極電壓不導通，RT1將會(hui) 在很短的時間燒毀，以保護後級電路。

　　三、功率變換電路

　　1、MOS管的工作原理：

　　目前應用最廣泛的絕緣柵場效應管是MOSFET(MOS管)，是利用半導體(ti) 表麵的電聲效應進行工作的。也稱為(wei) 表麵場效應器件。由於(yu) 它的柵極處於(yu) 不導電狀態，所以輸入電阻可以大大提高，最高可達105歐姆，MOS管是利用柵源電壓的大小，來改變半導體(ti) 表麵感生電荷的多少，從(cong) 而控製漏極電流的大小。

　　2、常見的原理圖：

　　3、工作原理：

　　R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2組成緩衝(chong) 器，和開關(guan) MOS管並接，使開關(guan) 管電壓應力減少，EMI減少，不發生二次擊穿。在開關(guan) 管Q1關(guan) 斷時，變壓器的原邊線圈易產(chan) 生尖峰電壓和尖峰電流，這些元件組合一起，能很好地吸收尖峰電壓和電流。從(cong) R3測得的電流峰值信號參與(yu) 當前工作周波的占空比控製，因此是當前工作周波的電流限製。當R5上的電壓達到1V時，UC3842停止工作，開關(guan) 管Q1立即關(guan) 斷。R1和Q1中的結電容CGS、CGD一起組成RC網絡，電容的充放電直接影響著開關(guan) 管的開關(guan) 速度。R1過小，易引起振蕩，電磁幹擾也會(hui) 很大；R1過大，會(hui) 降低開關(guan) 管的開關(guan) 速度。Z1通常將MOS管的GS電壓限製在18V以下，從(cong) 而保護了MOS管。Q1的柵極受控電壓為(wei) 鋸形波，當其占空比越大時，Q1導通時間越長，變壓器所儲(chu) 存的能量也就越多；當Q1截止時，變壓器通過D1、D2、R5、R4、C3釋放能量，同時也達到了磁場複位的目的，為(wei) 變壓器的下一次存儲(chu) 、傳(chuan) 遞能量做好了準備。IC根據輸出電壓和電流時刻調整著⑥腳鋸形波占空比的大小，從(cong) 而穩定了整機的輸出電流和電壓。C4和R6為(wei) 尖峰電壓吸收回路。

　　4、推挽式功率變換電路：

　　Q1和Q2將輪流導通。

　　5、有驅動變壓器的功率變換電路：

　　T2為(wei) 驅動變壓器，T1為(wei) 開關(guan) 變壓器，TR1為(wei) 電流環。

　　四、輸出整流濾波電路

　　1、正激式整流電路：

　　T1為(wei) 開關(guan) 變壓器，其初極和次極的相位同相。D1為(wei) 整流二極管，D2為(wei) 續流二極管，R1、C1、R2、C2為(wei) 削尖峰電路。L1為(wei) 續流電感，C4、L2、C5組成π型濾波器。

　　2、反激式整流電路：

　　T1為(wei) 開關(guan) 變壓器，其初極和次極的相位相反。D1為(wei) 整流二極管，R1、C1為(wei) 削尖峰電路。L1為(wei) 續流電感，R2為(wei) 假負載，C4、L2、C5組成π型濾波器。

　　3、同步整流電路：

　　工作原理：當變壓器次級上端為(wei) 正時，電流經C2、R5、R6、R7使Q2導通，電路構成回路，Q2為(wei) 整流管。Q1柵極由於(yu) 處於(yu) 反偏而截止。當變壓器次級下端為(wei) 正時，電流經C3、R4、R2使Q1導通，Q1為(wei) 續流管。Q2柵極由於(yu) 處於(yu) 反偏而截止。L2為(wei) 續流電感，C6、L1、C7組成π型濾波器。R1、C1、R9、C4為(wei) 削尖峰電路。

　　五、穩壓環路原理

　　1、反饋電路原理圖：

　　2、工作原理：

　　當輸出U0升高，經取樣電阻R7、R8、R10、VR1分壓後，U1③腳電壓升高，當其超過U1②腳基準電壓後U1①腳輸出高電平，使Q1導通，光耦OT1發光二極管發光，光電三極管導通，UC3842①腳電位相應變低，從(cong) 而改變U1⑥腳輸出占空比減小，U0降低。當輸出U0降低時，U1③腳電壓降低，當其低過U1②腳基準電壓後U1①腳輸出低電平，Q1不導通，光耦OT1發光二極管不發光，光電三極管不導通，UC3842①腳電位升高，從(cong) 而改變U1⑥腳輸出占空比增大，U0降低。周而複始，從(cong) 而使輸出電壓保持穩定。調節VR1可改變輸出電壓值。

　　反饋環路是影響開關(guan) 電源穩定性的重要電路。如反饋電阻電容錯、漏、虛焊等，會(hui) 產(chan) 生自激振蕩，故障現象為(wei) ：波形異常，空、滿載振蕩，輸出電壓不穩定等。

　　六、短路保護電路

　　1、在輸出端短路的情況下，PWM控製電路能夠把輸出電流限製在一個(ge) 安全範圍內(nei) ，它可以用多種方法來實現限流電路，當功率限流在短路時不起作用時，隻有另增設一部分電路。

　　2、短路保護電路通常有兩(liang) 種，下圖是小功率短路保護電路，其原理簡述如下：

　　當輸出電路短路，輸出電壓消失，光耦OT1不導通，UC3842①腳電壓上升至5V左右，R1與(yu) R2的分壓超過TL431基準，使之導通，UC3842⑦腳VCC電位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作後①腳電位消失，TL431不導通UC3842⑦腳電位上升，UC3842重新啟動，周而複始。當短路現象消失後，電路可以自動恢複成正常工作狀態。

　　3、下圖是中功率短路保護電路，其原理簡述如下：

　　當輸出短路，UC3842①腳電壓上升，U1③腳電位高於(yu) ②腳時，比較器翻轉①腳輸出高電位，給C1充電，當C1兩(liang) 端電壓超過⑤腳基準電壓時U1⑦腳輸出低電位，UC3842①腳低於(yu) 1V，UCC3842停止工作，輸出電壓為(wei) 0V，周而複始，當短路消失後電路正常工作。R2、C1是充放電時間常數，阻值不對時短路保護不起作用。

　　4、下圖是常見的限流、短路保護電路。其工作原理簡述如下：

　　當輸出電路短路或過流，變壓器原邊電流增大，R3兩(liang) 端電壓降增大，③腳電壓升高，UC3842⑥腳輸出占空比逐漸增大，③腳電壓超過1V時，UC3842關(guan) 閉無輸出。

　　5、下圖是用電流互感器取樣電流的保護電路，有著功耗小，但成本高和電路較為(wei) 複雜，其工作原理簡述如下：

　　輸出電路短路或電流過大，TR1次級線圈感應的電壓就越高，當UC3842③腳超過1伏，UC3842停止工作，周而複始，當短路或過載消失，電路自行恢複。

　　七、輸出端限流保護

　　上圖是常見的輸出端限流保護電路，其工作原理簡述如上圖：當輸出電流過大時，RS(錳銅絲(si) )兩(liang) 端電壓上升，U1③腳電壓高於(yu) ②腳基準電壓，U1①腳輸出高電壓，Q1導通，光耦發生光電效應，UC3842①腳電壓降低，輸出電壓降低，從(cong) 而達到輸出過載限流的目的。

　　八、輸出過壓保護電路的原理

　　輸出過壓保護電路的作用是：當輸出電壓超過設計值時，把輸出電壓限定在一安全值的範圍內(nei) 。當開關(guan) 電源內(nei) 部穩壓環路出現故障或者由於(yu) 用戶操作不當引起輸出過壓現象時，過壓保護電路進行保護以防止損壞後級用電設備。應用最為(wei) 普遍的過壓保護電路有如下幾種：

　　1、可控矽觸發保護電路：

　　如上圖，當Uo1輸出升高，穩壓管(Z3)擊穿導通，可控矽(SCR1)的控製端得到觸發電壓，因此可控矽導通。Uo2電壓對地短路，過流保護電路或短路保護電路就會(hui) 工作，停止整個(ge) 電源電路的工作。當輸出過壓現象排除，可控矽的控製端觸發電壓通過R對地泄放，可控矽恢複斷開狀態。

　　2、光電耦合保護電路：

　　如上圖，當Uo有過壓現象時，穩壓管擊穿導通，經光耦(OT2)R6到地產(chan) 生電流流過，光電耦合器的發光二極管發光，從(cong) 而使光電耦合器的光敏三極管導通。Q1基極得電導通，3842的③腳電降低，使IC關(guan) 閉，停止整個(ge) 電源的工作，Uo為(wei) 零，周而複始。

　　3、輸出限壓保護電路：

　　輸出限壓保護電路如下圖，當輸出電壓升高，穩壓管導通光耦導通，Q1基極有驅動電壓而道通，UC3842③電壓升高，輸出降低，穩壓管不導通，UC3842③電壓降低，輸出電壓升高。周而複始，輸出電壓將穩定在一範圍內(nei) (取決(jue) 於(yu) 穩壓管的穩壓值)。

　　4、輸出過壓鎖死電路：

　　圖A的工作原理是，當輸出電壓Uo升高，穩壓管導通，光耦導通，Q2基極得電導通，由於(yu) Q2的導通Q1基極電壓降低也導通，Vcc電壓經R1、Q1、R2使Q2始終導通，UC3842③腳始終是高電平而停止工作。在圖B中，UO升高U1③腳電壓升高，①腳輸出高電平，由於(yu) D1、R1的存在，U1①腳始終輸出高電平Q1始終導通，UC3842①腳始終是低電平而停止工作。正反饋？

　　九、功率因數校正電路(PFC)

　　1、原理示意圖：

　　2、工作原理：

　　輸入電壓經L1、L2、L3等組成的EMI濾波器，BRG1整流一路送PFC電感，另一路經R1、R2分壓後送入PFC控製器作為(wei) 輸入電壓的取樣，用以調整控製信號的占空比，即改變Q1的導通和關(guan) 斷時間，穩定PFC輸出電壓。L4是PFC電感，它在Q1導通時儲(chu) 存能量，在Q1關(guan) 斷時施放能量。D1是啟動二極管。D2是PFC整流二極管，C6、C7濾波。PFC電壓一路送後級電路，另一路經R3、R4分壓後送入PFC控製器作為(wei) PFC輸出電壓的取樣，用以調整控製信號的占空比，穩定PFC輸出電壓。

　　十、輸入過欠壓保護

　　1、原理圖：

　　2、工作原理：

　　AC輸入和DC輸入的開關(guan) 電源的輸入過欠壓保護原理大致相同。保護電路的取樣電壓均來自輸入濾波後的電壓。取樣電壓分為(wei) 兩(liang) 路，一路經R1、R2、R3、R4分壓後輸入比較器3腳，如取樣電壓高於(yu) 2腳基準電壓，比較器1腳輸出高電平去控製主控製器使其關(guan) 斷，電源無輸出。另一路經R7、R8、R9、R10分壓後輸入比較器6腳，如取樣電壓低於(yu) 5腳基準電壓，比較器7腳輸出高電平去控製主控製器使其關(guan) 斷，電源無輸出。