开关电源电路详解图
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以下是一个典型的反激式开关电源电路的详解图及中文解释(适用于手机充电器等小功率场景):
开关电源电路框图
[交流输入] → [EMI滤波] → [整流桥] → [高压滤波电容] → [开关管+变压器]
↓ │
[保险丝] └→ [PWM控制芯片] ← [反馈电路]
│
[输出] ← [整流二极管] ← [变压器副边] ← ┘
↓
[输出滤波] → [负载]
核心模块详解
-
输入保护与滤波
- 保险丝 (F1):过流保护。
- EMI滤波电路(共模电感 + X/Y电容):滤除电网高频干扰,防止电源噪声外泄。
- 整流桥 (BR1):将交流输入(AC)转化为脉动直流(DC)。
- 高压滤波电容 (C1):平滑整流后的直流电压(约300V)。
-
功率转换核心
- 开关管 (MOSFET Q1):
- 受PWM芯片控制高速通断(频率通常20kHz-100kHz)。
- 通断时在变压器原边产生交变电流。
- 高频变压器 (T1):
- 原边绕组:传递能量到副边,实现电气隔离。
- 副边绕组:感应电压经整流输出。
- 辅助绕组:为PWM芯片供电。
- 开关管 (MOSFET Q1):
-
控制与反馈
- PWM控制芯片 (UC3842等):
- 生成固定频率脉冲,驱动开关管通断。
- 接收反馈信号调整脉冲占空比(稳压关键)。
- 反馈回路:
- 光耦 (PC817):隔离传递输出电压误差信号。
- 电压基准 (TL431):比较输出电压,控制光耦导通强度。
(例如:输出电压↑ → TL431导通↑ → 光耦电流↑ → PWM减小占空比)
- PWM控制芯片 (UC3842等):
-
输出整流与滤波
- 整流二极管 (D1):将变压器副边交流整流为直流(快恢复二极管或肖特基二极管)。
- LC滤波 (L1+C2):滤除高频纹波,输出平滑直流。
关键波形示意图
PWM驱动信号: ▁▁▁▁|█████|▁▁▁▁|█████| (高低电平交替)
变压器原边电流: ↗️↘️______↗️↘️______ (锯齿波,能量积累与释放)
输出电压: ───────▽▽▽───────▽▽▽ (微小纹波,约50mV)
设计要点注意
- 隔离安全:原边与副边必须通过光耦或变压器隔离,符合安规。
- 开关损耗:高频开关需选用低导通电阻MOSFET和快恢复二极管。
- 电磁兼容(EMC):变压器绕制需加屏蔽层,PCB布局减小高频环路面积。
- 散热设计:开关管、整流管需安装散热片(如TO-220封装)。
典型元件选型参考
| 元件 | 型号示例 | 作用 |
|---|---|---|
| PWM控制器 | UC3842 | 生成驱动脉冲 |
| 开关管 | 2N60 | 600V/2A MOSFET |
| 整流二极管 | UF4007 | 1A/1000V 快恢复二极管 |
| 反馈基准 | TL431 | 精确电压基准+误差放大器 |
| 光耦 | PC817 | 隔离反馈信号传递 |
此电路结构在20-100W功率范围内广泛应用,理解后可扩展到正激、LLC等拓扑。实际设计时需参考芯片手册计算变压器参数和环路补偿!
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