隔离式开关电源输出电压方案
TL431并联稳压器或许是隔离式开关电源中最常见的IC,其可提供低成本的简单方式精确调节输出电压。图1是TL431及典型应用电路(用于调节隔离式电源输出)的方框图。TL431在单个三端器件中整合一个内部参考和一个放大器。R3和R5电阻分压器以及TL431的内部参考电压可设定输出电压。在
TL431内部，误差放大器输出可驱动晶体管的基极。晶体管集电器不仅可连接TL431的K(阴极)引脚，而且还可驱动一个光耦合器，其可将隔离边界的误差信号发送至主控制器。反馈环路的频率响应由位于TL431阴极与REF引脚之间的补偿组件形成。
图1.常用于调节隔离式电源输出电压的TL431电路。
在转换器输出电压小于5V时，该电路开始出现一些局限性。阴极的最小推荐工作电压等于参考电压，标准版TL431为2.5V.光耦合器内部光电发射器支持约1.5V的最大正向压降。如果输出电压小于4V,则光耦合器可能无法完全正向偏置。此外，还需要为偏压电阻器(R1)分配额外的电压裕度。这可将标准
TL431实际使用输出电压限定在4.5V以上。TL431有TLV431等低电压版本，可提供1.25V参考。这可为采用3.3V输出驱动光耦合器提供充足的性能空间。使用该部件调节更低的输出电压，需要对标准电路进行修改。
如图2所示，只要添加一个PNP晶体管，就可使用低电压TLV431调节小于3.3V的输出电压。在该电路中，TLV431的阴极可驱动PNP晶体管的基极，其可配置为射极跟随器。这允许光耦合器在PNP晶体管集电极与接地之间移动，在这里可为光电发射器正向压降提供足够的空间。由于最低阴极电压为1.25V,
开关电源拓扑电压模式与电流模式的比较 作者：罗伯特.曼诺 Unitrode公司的IC公司拥有自成立以来一直活跃在前沿的发展控制电路来实现国家的最先进的级数在电源技术。在多年来许多新产品已推出使设计人员能够在易于应用新的创新电路拓扑结构。由于每一种新的拓扑声称提供改进过的这以前是可用的，它是合理的期望一些混乱将与引进的UCC3570的生成 - 一种新的电压模式控制器介绍我们告诉了近10年后世界上目前的模式是这样的优越方法。 但事实却是，没有一个统一的拓扑结构是最适合所有的应用程序。此外，电压模式控制如果更新了现代化的电路和工艺的发展 - 大有作为今天的高性能用品的设计师和是一个可行的竞争者为电源设计人员的重视。要回答的问题是，它的电路拓扑结构最好是为一个特定的应用程序时，必须从的每一种方法的两个优点和缺点的认识。下面的讨论尝试这样做以一致的方式为这两个电源的控制算法。 电压模式控制这是用于在第一开关的方法调节器的设计和它服务的行业以及为多年本电压模式配置。这种设计的主要特点是:有一个单一的电压反馈路径，以脉冲宽度调制，通过比较所执行的以恒定的倾斜波形电压误差信号。电流限制必须分开进行。 电压模式控制的优点有： 1．单个反馈回路更易于设计和分析。 2．大振幅锯齿波为一个稳定的调制过程提供良好的噪声容限。 3. 低阻抗功率输出为多路输出电源提供更佳交叉调整。 电压模式控制的缺点： 1.任何改变线路或负载必须首先被检测作为输出的变化，然后由校正反馈回路。 这通常意味着响应速度慢。 2.输出滤波器将两个极点的控制循环要求无论是占主导地位的极低频滚降在误 差放大器或在补偿加零。 3.补偿是通过进一步复杂化，即环增益随输入电压而变化。 电流模式控制上述的缺点是相对显著，因为，设计师们在它的介绍非常积极地考虑所有被缓解电流模式控制这种拓扑结构。如可以看到的从图2中，基本电流模式的图 控制使用振荡器只能作为一个固定频率时钟和斜坡波形被替换为从输出电感电流产生的信号。 而这种控制技术提供的优点包括以下内容： 1. 由于电感电流上升与输入电压 - 武定一个斜坡，这个波形会回应马上到线电压的变化，消除双方的延迟反应和增益变化与输入电压变化。 2. 由于误差放大器现在用命令的输出电流而不是电压，输出电感的影响被最小化现在的过滤器只提供一个单极到反馈回路（至少在感兴趣的正常区域）。这允许在可比的电压模式电路更简单补偿和更高的增益带宽。 3. 电流模式电路额外的好处包括固有的脉冲逐脉冲限流仅仅通过钳位误差放大器的命令，当多个功率单元并联共享以及提供方便的负荷。 而改进提供了电流模式令人印象深刻的是，这项技术在设计过程中还带有其独特的一套必须解决的问题。一些这些清单已概述如下：
开关电源常见四大故障及检修方法 开关电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于深圳开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，功耗小，转化率高，且体积和重量只有线性电源的20%—30%，故目前它已成为稳压电源的主流产品。电子设备电气故障的检修，本着从易到难的原则，基本上都是先从电源入手，在确定其电源正常后，再进行其他部位的检修，且电源故障占电子设备电气故障的大多数。故了解开头电源基本工作原理，熟悉其维修技巧和常见故障，有利于缩短电子设备故障维修时间，提高个人设备维护技能。 1. 无输出，保险管正常这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态。首先要测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压，若无启动电压或者启动电压太低，则要检查启动电阻和启动脚外接的元件是否漏电，此时如电源控制芯片正常，则经上述检查可以迅速查到故障。若有启动电压，则测量控制芯片的输出端在开机瞬间是否有高、低电平的跳变，若无跳变，说明控制芯片坏、外围振荡电路元件或保护电路有问题，可先代换控制芯片，再检查外围元件;若有跳变，一般为开关管不良或损坏。 2. 保险烧或炸主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位，抗干扰电路出问题也会导致保险
烧、发黑。需要注意的是：因开关管击穿导致保险烧一般会把电流检测电阻和电源控制芯片烧坏。负温度系数热敏电阻也很容易和保险一起被烧坏。 3. 有输出电压，但输出电压过高这种故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器如TL431、光耦、电源控制芯片等电路共同构成一个闭合的控制环路，任何一处出问题就会导致输出电压升高。 4. 输出电压过低除稳压控制电路会引起输出电压低，还有下面一些原因也会引起输出电压低： a. 开关电源负载有短路故障（特别是DC/DC变换器短路或性能不良等），此时，应该断开开关电源电路的所有负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。若断开负载电路电压输出正常，说明是负载过重;或仍不正常说明开关电源电路有故障。 b. 输出电压端整流二极管、滤波电容失效等，可以通过代换法进行判断。 c. 开关管的性能下降，必然导致开关管不能正常导通，使电源的内阻增加，带负载能力下降。 12v开关电源维修分析 一.开关电源不启振，出现这种情况，我们首先要查看开关频率是否正确、保护电路是否封锁、电压反馈电路、电流反馈电路又没问题以及开关管是否击穿等。
开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激) 开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激) 主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。 开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。 开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。 1. 非隔离式电路的类型： 非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。 1.1. 串联式结构 串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL 四者成串联连接的关系。 开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。 串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源 https://www.doczj.com/doc/559212913.html,/blog/100019740 上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。其中L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电
解析开关电源电压输出 低的原因和检修方法 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
解析开关电源电压输出低的原因和 检修方法 1、开关电源电压输出低的原因 (1)220V交流电压输入和整流滤波电路对开关管提供的工作电压不够，超出脉宽调整电路控制范围。 (2)负载电路存在过流引起开关电源负载加重而导致输出电压下降。 (3)开／关机切换错误，行扫描电路刚开始工作瞬间，开关电源即处于待机状态，此类故障适用于无预备电源的机器，CPu电源取自同一个电源，非副电源提供。 (4)开／关机接口电路末端因故障处于开机与待机之间的状态，从而导致开关电源输出电压低于正常值高于待机值。 (5)保护电路末端因故障进入导通状态，使电源进入弱振状态，引起开关电源输出电压下降。 (6)整流输出电路中二极管和滤波电容、限流电阻损坏引起输出电压低。 (7)脉宽调制电路故障，不能对开关电源输出电压的变化作出正确的响应，对开关管基极电压调整方向不对，从而造成开关电源输出电压低。 (8)正反馈电路中的正反馈电阻值变化，续流二极管性能变质或恒流源故障，使正反馈量不足，导致振荡周期变长，振荡频率下降，从而引起开关电源输出电压低。 (9)它激式开关电源因未得到行逆程脉冲而工作于低频状态，造成输出电压低。 2、判断故障的方法与步骤 从上述分析的原因看出，引起电压低的原因涉及到了开关电源自身的各个部分和与开关电源相关的所有电路，在检修时应先缩小故障范围。 (1)先测开关管c极电压，确认开关管供电正常。 (2)根据开关电源各个输出端电压判断故障。 开关电源有的输出端电压正常，有的低于正常值。故障在输出电压低的这个整流输出电路，应对电路中的限流电阻、整流二极管、滤波电容进行检查代换，若限流电阻发烫，说明负载过流，查负载。 开关电源各路输出均低。这种情况说明负载和整流输出电路均正常，故障在开关电源的正反馈电路、脉宽调整、开／待机电路、保护电路。 输出电压有的下降比例大，有的输出电压下降比例小。测量结果说明故障在输出电压下降比例大的电路。此时可断开此路负载，如果断开的是行电路，应接假负载。在断开负载后，再测开关电源各输出端电压，若恢复正常，可判断所断电路的负载有过流现象。若仍不正常，说明故障在该整流滤波电路。 3、断开主负载、接上灯泡，判断是否负载故障
开关电源常用拓扑结构 开关变换器的拓扑结构是指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关器件和储能器件的不同配置。开关变换器的拓扑结构可以分为两种基本类型：非隔离型和隔离型。变换器拓扑结构是根据系统造价、性能指标和输入/输出负载特性等因素选定。 1、非隔离型开关变换器 一，Buck变换器，也称降压变换器，其输入和输出电压极性相同，输出电压总小于输入电压，数量关系为：其中Uo为输出电压，Ui为输入电压，ton为开关管一周期内的 导通时间，T为开关管的导通周期。降压变换器的电路模式如图2所示。工作原理是：在开关管VT导通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当VT关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连 续。 二，Boost变换器，也称升压变换器，其输入和输出电压极性相同，输出电压总大于输入电压，数量 关系为：。升压变换器的电路模式如图3所示。工作原理是：在VT导通时，电流通过L平波，输入电源对L充电。当VT关断时，电感L及电源向负载放电，输出电压将是输入电压加上输入电源电压，因而有升压作用。
三，Buck-Boost变换器，也称升降压变换器，其输入输出电压极性相反，既可升压又可降压，数量 关系为：。升降压变换器的电路模式如图4所示。工作原理是：在开关管VT导通时，电流流过电感L，L储存能量。在VT关断时，电感向负载放电，同时向电容充电。 四，Cuk变换器，也称串联变换器，其输入输出电压极性相反，既可升压又可降压，数量关系为： 。Cuk变换器的电路模式如图5所示。工作原理是：在开关管VT导通时， 二极管VD反偏截止，这时电感L1储能；C1的放电电流使L2储能，并向负载供电。在VT关断时，VD 正偏导通，这时输入电源和L1向C1充电；同时L2的释能电流将维持负载电流。 2、隔离型开关电源变换器 一，推挽型变换器，其变换电路模型如图6所示。工作过程为：VT1和VT2轮流导通，这样将在二次侧产生交变的脉动电流，经过VD1和VD2全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
开关电源测试详细解说当验证电源供应器的品质时，下列为一般的功能性测试项目，详细说明如下：一、功能(Functions)测试： ?输出电压调整(Hold-on Voltage Adjust) ?电源调整率(Line Regulation) ?负载调整率(Load Regulation) ?综合调整率(Conmine Regulation) ?输出涟波及杂讯(Output Ripple & Noise, RARD) ?输入功率及效率(Input Power, Efficiency) ?动态负载或暂态负载(Dynamic or Transient Response) ?电源良好/失效(Power Good/Fail)时间 ?起动(Set-Up)及保持(Hold-Up)时间 常规功能(Functions)测试 A. 输出电压调整： 当制造开关电源时，第一个测试步骤为将输出电压调整至规格范围内。此步骤完成后才能确保后续的规格能够符合。通常，当调整输出电压时，将输入交流电压设定为正常值(115Vac或230Vac)，并且将输出电流设定为正常值或满载电流，然后以数字电压表测量电源供应器的输出电压值并调整其电位器(VR)直到电压读值位于要求之范围内。 B. 电源调整率： 电源调整率的定义为电源供应器于输入电压变化时提供其稳定输出电压的能力。此项测试系用来验证电源供应器在最恶劣之电源电压环境下，如夏天之中午(因气温高，用电需求量最大)其电源电压最低；又如冬天之晚上(因气温低，用电需求量最小)其电源电压最高。在前述之两个极端下验证电源供应器之输出电源之稳定度是否合乎需求之规格。 为精确测量电源调整率，需要下列之设备： ?能提供可变电压能力的电源，至少能提供待测电源供应器的最低到最高之输入电压范围，（KIKUSUIPCR 系列电源能提供0--300VAC 5-1000Hz 的稳定交流电源，0---400V DC的直流电源）。 ?一个均方根值交流电压表来测量输入电源电压，众多的数字功率计能精确计量V A WPF。 ?一个精密直流电压表，具备至少高于待测物调整率十倍以上，一般应用5位以上高精度数字表。 ?连接至待测物输出的可变电子负载。 *测试步骤如下：于待测电源供应器以正常输入电压及负载状况下热机稳定后，分别于低输入电压(Min)，正常输入电压(Normal)，及高输入电压(Max)下测量并记录其输出电压值。 电源调整率通常以一正常之固定负载(NominalLoad)下，由输入电压变化所造成其输出电压偏差率
开关电源拓扑结构
开关电源拓扑结构回顾 Lloyd H·Dixon Jr 前言 本文回顾了在开关电源中常用的三种基本电路系列即降压变换电路、升压变换电路和反激（或升降压）电路的特性，这三种电路均可以工作于电感断流或续流模式下。工作方式的选择对整体电路特性有很大的影响。所使用的控制方式也能有助于减少与拓扑和工作模式相关的问题。三种以恒频率工作的控制方法包括：直接占空比控制、电压前馈、和电流模式（双环）控制。本文还论述了三个基本电路的一些扩展，以及每种拓扑、工作模式、组合控制方法的相对优点。
一、三种基本拓扑结构： 三种基本的拓扑结构降压式，升压式，反激式如图1所示。串联式变换器（CUK）是反激式拓扑的倒置（不宜翻译为逆变，因其意思为DC－AC的变换），不作论述。这三种不同的开关电路使用了三种相同的元件：电感，晶体管（晶体管包括三极管及MOSFET）和二极管，但是使用了不同的安放方式，（输出电容是滤波元件，不是开关电路的一部分）。理论上，还有另外三种由这三种元件组成的T型结构的电路，但这三种是前面三种电路的简单镜像和在相反方向的耦合能量。 有一条在任何运行模式和控制方式下都适用于上述三种电路拓扑的原则：在稳态运行下，在每个开关周期内，电感两端的平均电压必须为零，否则平均感应电流将会改变，违反稳态前提。 三种基本电路系列的每一个在输入和输出电压、电流、占空比之间都有一个确定的关系。例如：降压调整器的功能是使输出电压V0小于输入电压V in，并和它V in有相同的极性。升压电路的作用是使V0大于V in，并且有相同的极性。反激拓扑电路的作用是使V0既可大于也可小于V in，但是两者极性相反。
开关电源原理 一、开关电源的电路组成： 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 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，其阻值 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。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络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。 当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪 涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是 负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：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。
时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增 大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路： 1、MOS管的工作原理：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。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3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R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。 R1和Q1中的结电容C GS、C GD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。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量
开关电源拓扑结构详解 主回路——开关电源中，功率电流流经的通路。主回路一般包含了开关电源中的开 入端和负载端。 开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。 开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。 1. 非隔离式电路的类型： 非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。 1.1. 串联式结构 串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。 开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。 串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。例如buck 拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源。 上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。其中L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL 转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton
把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff 把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。 在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL 由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。 对于图1-2，如果不看控制开关T和输入电压Ui，它是一个典型的反г 型滤波电路，它的作用是把脉动直流电压通过平滑滤波输出其平均值。 串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为： 1.2. 并联式结构 并联——在主回路中，相对于输入端而言，开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输出端负载成并联连接的关系。 开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载R靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D导通，输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后，通过续流二极管D对负载R供电，并同时对电容器C充电。
3842开关电源常见故障的分析及维修3842开关电源是以美国Unitorde公司生产的一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片UC3842（KA3842）为主控芯片，IGBT（绝缘栅双极场效应晶体管）为“开”“关”器件，配合LM324（四运放）或LM358（双运放）及光电耦合器（PC817）作为输出负载反馈器件，以及TL431（高精密并联稳压器），高频变压器为主要元件所组成的脉冲宽度调制（PulseWidthModulation,缩写为PWM）式开关电源。3842各脚功能： 1. 误差放大输出（输出补偿）3.4伏 2. 误差放大器反相输入端（电压反馈）2.4伏 3. 电流感应放大器同相输入端（电流检测）0.1伏 4. 内接振荡器外接rc（定时）元件1.9伏 5. 接地0伏 6. 驱动信号输出端 2伏 7. 电源供电端、欠压保护端17伏 8. 5伏基准电压输出5伏 1．2开关电源的工作原理 220V的交流电经交流滤波电路滤除外来的杂波信号，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网的干扰。再经二极管桥式整流电路和滤波电路，整流滤波后得到约300V的直流电，送给功率变换电路进行
功率转换。功率变换电路中的开关功率管（IGBT）就在脉冲宽度调制（PWM）控制器（UC3842）输出的脉冲控制信号和驱动下，工作在“开”“关”状态，从而将300V直流电切换成宽度可变的高频脉冲电压。把高频脉冲电压送给高频变压器，高频变压器的次级（二次侧）就会感应出一定的高频脉冲交流电，并送给高频整流滤波电路进行整流，滤波。经高频整流滤波后便可得到我们所需的各种直流电压。输出电压下降或上升时，由取样电路将取样信号通过光电耦合器 （PC817）,送入控制电路，经过其内部调制，由控制电路的输出端将变宽的或变窄的驱动脉冲送到开关功率管的栅极（G极），使变换电路产生的高频脉冲方波也随之变宽或变窄，由此改变输出电压平均值的大小，从而使直流电压基本稳定在所须的电压值上。开关电源的电路原理图如下： 开关电源电路原理图 一．开关电源的常见故障分析及维修 2.1开关电源的常见故障分析及维修 由于开关电源的输入部分工作在高压，大电流的状态下，故障率最高，如高压大电流整流二极管，滤波电容，开关功率管等较易损坏。其次就是输出整流部分的整流二极管，保护二极管，滤波电容，限流电阻等较易损坏；再就是脉宽调制控制器的反馈部分和保护部分。 下面就对开关电源常见故障产生的原因作一分析及如何排除这些故障的维修方法。
开关电源常见故障及维修方法： 1.保险烧或炸 主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位，抗干扰电路出问题也会导致保险烧、发黑。需要注意的是：因开关管击穿导致保险烧一般会把电流检测电阻和电源控制芯片烧坏。负温度系数热敏电阻也很容易和保险一起被烧坏。 2.无输出，保险管正常 这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态。首先要测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压，若无启动电压或者启动电压太低，则要检查启动电阻和启动脚外接的元件是否漏电，此时如电源控制芯片正常，则经上述检查可以迅速查到故障。若有启动电压，则测量控制芯片的输出端在开机瞬间是否有高、低电平的跳变，若无跳变，说明控制芯片坏、外围振荡电路元件或保护电路有问题，可先代换控制芯片，再检查外围元件;若有跳变，一般为开关管不良或损坏。 3.有输出电压，但输出电压过高 这种故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器如TL431、光耦、电源控制芯片等电路共同构成一个闭合的控制环路，任何一处出问题就会导致输出电压升高。 4.输出电压过低 除稳压控制电路会引起输出电压低，还有下面一些原因也会引起输出电压低： a.开关电源负载有短路故障（特别是DC/DC变换器短路或性能不良等），此时，应该 断开开关电源电路的所有负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。若断 开负载电路电压输出正常，说明是负载过重;或仍不正常说明开关电源电路有故障。 b.输出电压端整流二极管、滤波电容失效等，可以通过代换法进行判断。 c.开关管的性能下降，必然导致开关管不能正常导通，使电源的内阻增加，带负载能 力下降。 d.开关变压器不良，不但造成输出电压下降，还会造成开关管激励不足从而屡损开关 管 e.300V滤波电容不良，造成电源带负载能力差，一接负载输出电压便会下降。
开关电源始终无输出的故障检修技巧 1、开关电源始终无电压输出的原因 这种情况是由于开关电源未产生振荡所致，进一步证明的方法是；测开关电源整流滤波电容关机后的电压，若为300V之后缓慢下降，则说明开关电源确未产生振荡。开关电源未产生振荡的原因有： 1）．开关管集电极未得到足够的工作电压。 2）．开关管基极未得到启动电压。 3）．开关管正反馈电路元件失效。: 2、检修方法与步骤 1）．测开关管集电极电压为0或低于市电1．4倍，检查交流220V输入电路及整流滤波电路，若集电极电压正常，则检查开关管b极电压 2）．测开关管b极电压或者在关机瞬间，用指针万用表R x 1欧挡，黑笔接b极，红笔接整流滤波电容负极(热地)，听电源有启动声音，说明电源振荡电路正常，仅缺乏启动电压，是启动电阻开路或铜皮断。若无启动声，在测be结后，迅速将表转到电压档，测c极电压是否快速泄放。若是，说明开关管及其放电回路均正常，正反馈电路存在故障，包括反馈电阻、电容、续流二极管、正反馈绕组及其开关管故障。若c极电压仍不泄放，说明开关管及其回路有开路故障或b极有短路接地故障 二、开关电源瞬间有电压输出的故障检修技巧 1、瞬间有电压输出故障原因 开关电源在加电的初始产生了振荡，但后来由于过压过流保护引起停振，或开关机接口电路加电初为开机状态，但随着CPU清零的结束而转入待机状态。 其原因有： 1）．开关电源因故造成输出电压过高而引起保护停振。 2）．负载过流而引起过流保护动作。 3）．保护电路本身误动作。 4）．遥控系统因故障而执行待机指令。 其中2、3、4项适用于带有副电源的机器。 2．故障判断的方法与检修步骤 1）．假负载法： 脱开行负载，在B+输出端接上假负载，监测B+电压(应先将电压表接到位，开机后即关机)。如果高于正常值十几伏以上，可判断故障是由开关电源输出过压，并击穿行输出管所致，或电源本身的保护电路动作关断电源。应对控制开关电源输出电压的脉宽调制电路和振荡定时电容进行检查(后面将专门讲述)。 若开关电源B+正常，则变换负载或改变市电压观察B+是否稳定输出，对于直接取样电源可空载，以便更好地判断开关电源的稳定性能，若确认其良好，则故障系负载过流或保护电路动作所引起。
为了表征各种电压或电流波形的好坏，一般都是拿电压或电流的幅值、平均值、有效值、一次谐波等参量互相进行比较。在开关电源之中，电压或电流的幅值和平均值最直观，因此，我们用电压或电流的幅值与其平均值之比，称为脉动系数S;也有人用电压或电流的有效值与其平均值之比，称为波形系数K。 因此，电压和电流的脉动系数Sv、Si以及波形系数Kv、Ki分别表示为： Sv = Up/Ua ——电压脉动系数(1-84) Si = Im/Ia ——电流脉动系数(1-85) Kv =Ud/Ua ——电压波形系数(1-86) Ki = Id/Ia ——电流波形系数(1-87) 上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分别表示：电压和电流的脉动系数S，和电压和电流的波形系数K，在一般可以分清楚的情况下一般都只写字母大写S或K。脉动系数S和波形系数K都是表征电压或者电流好坏的指标，S和K的值，显然是越小越好。S和K的值越小，表示输出电压和电流越稳定，电压和电流的纹波也越小。 反激式开关电源的优点和缺点 1 反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。 2 反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。 由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下一个周期事，通过输出电压取样和调宽控制电路的作用，开关电源才开始对已经过去了的事情进行反应，即改变占空比，因此，反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。有时，当负载电流变化的频率和相位与取样、调宽控制电路输出的电压的延时特性在相位保持一致的时候，反激式开关电源输出电压可能会产生抖动，这种情况在电视机的开关电源中最容易出现。 3 反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，开关电源变压器的工作效率低。 反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙，一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线圈的电流过大，容易产生磁饱和。另一方面是因为变压器的输出功率小，需要通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数，来调整变压器初级线圈的电感量的大小。因此，反激式开关电源变压器初级和次级
看电压或电流波形的好坏，工程师通常会用其幅值、平均值、有效值、一次谐波等参量互相进行比较，其中幅值和平均值最为直观，因此，电压或电流的幅值与其平均值之比被称为脉动系数S，也有人用电压或电流的有效值与其平均值之比，则称为波形系数K。小编在本文中就将盘点开关电源拓扑结构的优缺点，让它们尽在你的掌握之中。 首先先列出电压和电流的脉动系数Sv、Si以及波形系数Kv、Ki的表示：Sv=Up/Ua——电压脉动系数 (1) Si=Im/Ia——电流脉动系数 (2) Kv=Ud/Ua——电压波形系数 (3) Ki=Id/Ia——电流波形系数 (4) 上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分别表示：电压和电流的脉动系数S，和电压和电流的波形系数K，在一般可以分清楚的情况下一般都只写字母大写S或K。脉动系数S和波形系数K都是表征电压或者电流好坏的指标，S和K的值，显然是越小越好。S和K的值越小，表示输出电压和电流越稳定，电压和电流的纹波也越小。 反激式开关电源的优点和缺点： (1)反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。 (2)反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差 由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下
开关电源拓扑六种基本DC/DC变换器拓扑: 1、Buck 2、Boost 3、Buck-Boost 4、CUK 5、Zeta 6、Sepic
基本拓扑是Buck，Boost，其他是演变。Buck为降压变换器，常用的拓扑基本上是Buck的：正激，半桥，全桥，推挽等等。Boost变换器为Buck的对偶拓扑，是升压变换器，常用于小功率板载电源，大功率PFC电路上， 对于隔离的Boost变换器也有推挽，双电感，全桥等电路。Buck-Boost是反激变换器的原型，属于升降压变换器。 后面三种电路不是很常用，都是升降压变换器。 一、 反激 1、单端反激 2、双端反激 二、 正激 1、绕组复位正激 2、R CD复位正激 3、L CD复位正激
4、有源钳位正激 ● Flyback钳位 ● Boost钳位 5、双管正激 6、无损吸收双正激
7、有源钳位双正激 8、原边钳位双正激 9、软开关双正激
三、 推挽 1、推挽 2、无损吸收推挽 3、推挽正激
推挽变换器是双端变换器。其实是两个正激变换器通过变压器耦合而来，基本推挽变换器好处是驱动不需隔离，变压器双端磁化，只要两个开关管。但是，变压器绕组利用率低，开关管电压应力为输入两倍，所以一般只适合低压输入的场合。而且有个问题就是会出现偏磁，所以要采用电流型控制等方法来避免。 如果将两个双管正激同样耦合，可以构成四开关管的推挽变换器，也就是所谓的双双管正激。其管子电压应力下降为输入电压。其他等同。 推挽正激是通过一个电容来解决变换器漏感尖峰，偏磁等问题 四、 半桥 1、半桥 2、不对称半桥 3、谐振半桥 4、移相半桥
造成开关电源输出电压高的原因 1）．具有倍压整流的机型，市电压正常的情况下错误地工作于倍压整流状态。 2）．脉宽调整电路出现问题。 3）．振荡定时电容容量下降。 4）．主负载(行扫描电路)未工作，造成开关电源负载轻引起电压升高(仅适用于稳压调整环路间接取样的电源，即稳压取样不是直接取自B+输出)。 2．故障判断的方法与检修步骤 1）．判断整流滤波电路是否工作在倍压整流状态的方法：测开关管集电极电压，若比交流供电电压高出1．4倍以上，可判断开关电源输出电压高系开关管集电极电压高所致。应对倍压整流电路进行检查。对于电网电压比较正常的地区，可以拆除倍压整流滤波电路，降低电源故障率。 2）．用替换法判断振荡定时电容是否不良。 3．判断脉宽调制电路故障的方法： ●调整交流电压法： 用交流调压器调整交流输入电压，监测B+输出电压，使其保持在略高于正常值。(因为若取样正常，这时负反馈稳压环路当起控)然后测脉宽调整电路中各级三极管的b、e、c极电压，光耦①、②脚间压降变化，看其是否与稳压原理相符或变化趋势一致，测到某一点与稳压原理应得值相反，说明被测点的这一级有故障，不能正确传送稳压信息，使稳压失败，应逐一检查相关元件。 ●分割法(适用于直接取样电源)。 以稳压环路中的光耦为分水岭，对电路实行分割，确定故障范围。短路光耦③、④端，观察B+变化。 1)B+严重下降或停止输出，说明热底板部分正常。故障点在B+取样电路及光耦。 2)变化不明显或无变化，说明热底板部分有故障，详细检查此部分的脉宽调整电路。重点检查脉冲调整电路工作电压的形成电路，如滤波电容、整流管等，应采用替换法。还应检查代换各调整管和相关元件，检查铜皮是否断路。 ●代换法(适用于直接取样电源)。 自己做一个取样电路，接入对应的电路，断开原光耦③、④脚，根据检修机B+正常值调肿至适当位置，看这时B+输出情况。 1)、B+输出基本正常，再调RP，若B+输出范围较大， 说明故障在原B+取样及光耦电路，这时将B+调至比正常值略高，检测原取样电路，便可轻易找到故障点。若原机的取样电路为分立元件，则可调整原取样调整电位器，测相关工作点电压是否作相应变化以便找出故障点。 2)、B+仍然高，说明故障在脉冲调整放大电路(热地 板部分)，这时可以根据工作原理，人为逐级改变工作点电压，使B+朝着下降的方向变化。从光耦至开关管b极逆向查找，若到哪一级符合了变化规律，则说明此级到开关管b 极基本正常，故障在这一级至光耦间，于是进一步查出故障点。 另外，可以取消光耦，在光耦③、④脚间接一可调电位器进行检修。 注意事项：检修电压高的机器，应尽量脱开各负载，B+接假载，避免故障扩大，特别是CPU+5V供电取自同一电源的机器，还用采取保护措施，防止CPU损坏。
开关电源三大基本拓扑 1、摘要 开关电源已经深入到国民经济的各个行业当中，设计师或是自行设计电源或是购买电源模块，但是这些电源都离不开电源的各种电路拓扑。本文先介绍了开关电源的三大基础拓扑：Buck、Boost、Buck-Boost，并就这三者拓扑之间进行了简单地组合，得到了非常巧妙的电路，例如：正负输出电源、双向电源等，能够满足诸如运放供电、电池充放电等某些特殊的需求。 2、开关电源基础拓扑 开关电源三大基础拓扑为：Buck、Boost、Buck-Boost，大部分开关电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式，下面以电感连续模式进行简单介绍。 2.1Buck降压型 Buck降压型电路拓扑，有时又称为Step-down电路，其典型的电路结构如下图1所示： Buck电路的工作原理为： 当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时候，忽略MOS管的导通压降，等效如图2，电感电流呈线性上升，MOS导通时电感正向伏秒为：
当PWM驱动低电平的时候，MOS管截止，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管电压），给输出负载供电，此时电感电流下降，如下图3所示，MOS截止时电感反向伏秒为： D为占空比，0 2.2Boost升压型 Boost升压型电路拓扑，有时又称为step-up电路，其典型的电路结构如下图4所示： 同样地，根据Buck电路的分析方式，Boost电路的工作原理为：
2.3Buck-Boost极性反转升降压型 Buck-Boost电路拓扑，有时又称为Inverting，其典型的电路结构如下图5所示： 同样地，根据Buck电路的分析方式，Buck-Boost电路的工作原理为： 3、Buck与Buck-Boost组合 金升阳K78系列的产品采用了Buck降压型的电路结构进行设计，是LM78XX系列三端线性稳压器的理想替代品，效率最高可达96%，不需要额外增加散热片，同时还兼有短路保护和过热保护，值得说明的是它能够完美支持负输出。 上面提到金升阳K78系列产品可以支持负输出，这是怎么做到的呢？ 从上面Buck电路以及Buck-Boost电路结构原理来看，主要的区别是两者二极管与功率电感的位置互换。因此，若将Buck电路的输出Vo引脚接成输入的GND，而之前的输入GND 就变成了负电压输出了，即变成了Buck-Boost的电路结构。对应到金升阳K78xx-500R2系列的产品就变成了如下图6所示的负输出。
要成为合格的电工，怎么能不知道开关电源呢？看完本文，包你分分钟掌握的开关电源的全部底细。 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由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。辅助电路有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。 开关电源的电路组成方框图如下： 二、输入电路的原理及常见电路
1、AC输入整流滤波电路原理 ①防雷电路：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，其阻值降低，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。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络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。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③整流滤波电路：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。 2、DC输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络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。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。 ②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理：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
①.无输出，保险管正常，这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态 解决方法：首先测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压，若电压过低或者没有，则需要检查启动电阻和启动脚连接的元件是否有漏电，此时如电源控制芯片正常，则经上述检查可以迅速查到故障。 ②.启动有电压 解决方法：需要测量控制芯片的输出端在开机瞬间是否出现过高、过低电平跳变，若有，说明是控制芯片坏、外围振荡电路元件或保护电路问题，可先替换控制芯片，再检查外围振荡电路元件；若有跳变，一般是开关管不良或损坏。 2.保险丝火炸 解决方法：保险烧或炸，主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位，抗干扰电路出问题也会导致保险烧、发黑。因开关管击穿导致保险烧一般会把电流检测电阻和电源控制芯片烧坏。负温度系数热敏电阻也很容易和保险一起被烧坏。3.开关电源输出电压过高 解决方法：有输出电压，但输出电压过高，故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器等电路共同构成一个闭合的控制环路，任何一处出问题就会导致输出电压升高。
解决方法：输出电压过低，除了稳压控制电路会引起输出电压低，还有下面一些原因也会引起输出电压低。 ①.开关电源负载有短路故障（特别是DC/DC变换器短路或性能不良等），此时，应该断开开关电源电路的所有负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。若断开负载电路电压输出正常，说明是负载过重；或仍不正常说明开关电源电路有故障。 ②.输出电压端整流二极管、滤波电容失效等，可以通过代换法进行判断。 ③.开关管的性能下降，必然导致开关管不能正常导通，使电源的内阻增加，带负载能力下降。 5.小耳朵电源指示灯为什么不亮 ①.电源坏，无输出；②.灯出现质量问题；③.输入口接触不良。 6.电源线路故障 解决方法：线路故障原因包括电源线损坏不通电、接触口氧化接触不良等情况。重点检查输入线、输出线是否通电。若是线路故障，可通过更换电源线等方式解决。