并联电路的开关电源的原理

开关电源工作原理及电路图

随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如

何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。传统的

线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只

有40%－50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小

等缺点。为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它的效率可

达85%以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用

电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。正因为如此，开关式

稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工

作原理作一阐述。

一、开关式稳压电源的基本工作原理

开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用

中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，

绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电

源。

调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽

度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公

式计算，

即Uo=Um×T1/T

式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲

宽度。

从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽

度T1成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压

的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

二、开关式稳压电源的原理电路

1、基本电路

图二开关电源基本电路框图

开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份

的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最

后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、

脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了

各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时

间比例，以达到稳定输出电压的目的。

开关电源原理及各功能电路详解

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：

开关电源电路方框图

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：

输入滤波、整流回路原理图

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。

② R1、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。

高频开关电源电路原理分析

开关电源微介绍开关电源具有体积小、效率高的一系列优点。已广泛应用于各种电子产品中。然而，由于控制电路复杂，输出纹波电压高，开关电源的应用也受到限制。它

电源小型化的关键是电源的小型化，因此必须尽可能地减少电源电路的损耗。当开关电源工作在开关状态时，开关电源的开关损耗不可避免地存在，损耗随着开关频率的增加而增大。另一方面，开关电源中的变压器和电抗器等磁性元件和电容元件的损耗随着频率的增加而增加。它

在目前市场上，开关电源中的功率晶体管大多是双极型晶体管，开关频率可以达到几十kHz，MOSFET开关电源的开关频率可以达到几百kHz。必须使用高速开关器件来提高开关频率。对于开关频率高于MHz的电源，可以使用谐振电路，这被称为谐振开关模式。它可以大大提高开关速度。原则上，开关损耗为零，噪声非常小。这是一种提高开关电源工作频率的方法。采用谐振开关模式的兆赫变换器。开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60 KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设

备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的开关电源其实是高频开关电源的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。

开关电源分类介绍开关电源具有多种电路结构：（1）根据驱动方式，存在自激和自激。它

2）根据DC／DC变换器的工作方式：（1）单端正激和反激、推挽式、半桥式、全桥式等；2）降压式、升压式和升压式。它

（3）根据电路的组成，有谐振和非谐振。它

（4）根据控制方式分为：脉宽调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）、PWM和PFM混合。（5）根据电源隔离和反馈控制信号耦合方式，存在隔离、非隔离和变压器耦合、光电耦合等问题。这些组合可以形成各种开关模式电源。因此，设计者需要根据各种模式的特点，有效地结合起来，生产出高质量的开关稳压电源，以满足需要。

●技术创新・日用电器　

彩色电视机并联型开关电源原理与检修　

刘英泽　（广州涉外经济经济职业技术学院汽车电子学院　广州　５１００００）　

摘要：彩色电视机电源工作在高电压大电流状态，出现故障机会较多，本文根据本人长期的教学实践，介绍彩色电视机并联　型开关电源的工作原理和检修技巧。　关键词：开关电源；结构特点；检修技术　

１彩色电视机并联型开关电源的基本构成　它由整流滤波电路、开关调整管、开关变压器、启动电路、　反馈电路、取样比较电路、脉宽调整电路、过流过压保护电路　等组成。不同牌子、不同型号的电视机，开关电源电路不尽相同，　各有各的特点，检修时要注意分析不同电路的工作原理，并联　型开关电源组成框图如图１所示。　

２彩色电视机并联型开关电源的特点　并联型开关电源的负载与储能电感是相并联的，它采用开　

关变压器耦合，使电视机主板地线不与电网火线相连，称为“冷　底盘电路”。该电路允许电网电压变化范围宽，电网电压在　

１１０～２６０Ｖ范围内变化时，其直流输出变化率保持在２％以下；　开关电源的功耗低，效率高，其功耗是同类串联式稳压电源的　６０％，效率达到８０％～９５％；开关电源体积小，重量轻，可靠　

性高，可加入过流、过压、短路等灵敏可靠的保护电路，容易　实现多路电压输出和遥控。　

３并联型开关电源的工作过程　由图１可知，交流２２０Ｖ电压经过整流滤波电路后，得到　

３００Ｖ左右的直流电压，分两路通过开关变压器Ｔ的初级绕组　Ｌｌ加至开关调整管Ｖ的集电极和经启动电路加至开关调整管ｖ　

的基极。　３．１整流滤波、自动消磁、开机冲击电流限制电路　

如图２所示是某型号彩色电视机并联型开关电源电路，由　ＶＤ８０１～ＶＤ８０４组成桥式整流电路，Ｇ８０８是滤波电容器。几　乎所有整流滤波电路都由四只二极管或桥堆、４００Ｖ耐压大电容　

组成，电容量由１００　Ｆ～５６０　Ｆ等几种，电容量相近的可以　互换。电容器常见故障有击穿、失效、电容量减少等。ＦＵ８０１