开关电源原理
开关电源原理范文第1篇
关键词：直播卫星；开关电源；原理与检修
在直播卫星接收设备中卫星接收机的故障率相当高达到90%以上，而卫星接收机80%的故障都出在电源部份，可想而知我们从事工作人员要学习了解掌握电源部份工作原理及故障分析与检修的重要性和必要性。本人从事广播电视“村村通”工程建设及维修、维护工作多年，对该工程设备的性能和故障有所掌握，下面以东仕2000S型卫星接收机开关电源电路为例，简单介绍该卫星接收机电源工作原理及检修。
一、工作原理
（一）电源的启动振荡电路：220V市电电压经D101整流C104滤波后产生的300V直流电压分两路输出，一路通过开关变压器T102①―②脚绕组加到开关管Q101的集电极，另一路通过启动电阻R103加到Q101开关管的基极，使Q101开关管导通，T102初级绕组上产生①脚正、②脚负的感应电动势，由于绕组间的电磁耦合T102正反馈绕组相应产生③脚正④脚负的感应电动势，则T102③端产生的正脉冲电压经D104、C107、R104加到Q101开关管的基极，使Q101开关管进一步导通并迅速进入饱和，Q101开关管饱和导通期间T102正反馈绕组上的感应电压对C107充电，随着C107充电的不断进行，其两端电位差升高，最后导致Q101开关管被截止。Q101的导通与截止时间，也就是开关电源的振荡频率主要取决于C107的充放电时间。
（二）电源的稳压电路：是由三端取样精密稳压块IC102、光电耦合器IC101及Q102脉宽调制管等元件组成、次级绕组+10V电压作为取样电压。T102③脚绕组产生的电压经D105整流后做为光电耦合器IC101的工作电源，当+10V电压升高时三端取样块IC102的R端电压升高，K端电压降低，IC101内发光二极管发光增强，从而去控制调制管Q102的基极，最终控制Q101开关管使其导通时间缩短经T102开关变压器磁耦合后，次级各绕组输出电压下降，达到稳定电压的目的。
（三）过流保护电路：①由R106、R105、Q102脉宽调制管组成，过流取样电阻R106上电压大小，经R105送至Q102脉宽调制管的基极，供过流检测之用，当Q101开关管ce极电流超过这个设定值时，Q102脉宽调制管将导通，将开关管Q101基极短路至地，使开关电源停止振荡从而起到保护的作用。②由D102、C105、R107组成的尖峰吸收保护电路，共主要作用是对开关变压器因漏感产生的尖峰电压进行箝位，以保护开关管Q101不被击窄。
二、故障检修
故障现象1、通电即烧F1保险管。
分析与检修 此类故障一般发生在开关变压器T102之前，应检查C101、C103、C104、D101是否损坏，若无损坏请检查Q101、R106、Q102。仔细检查上述元件，即可排除故障。
故障现象2、F1未断、无电压输出。
分析与检修 这种故障应着重检查启动电阻R103以及正反馈支路C107、D105。启动电阻R103功率值选用稍小，建议维修中用2W以上电阻更换即可。
故障现象3、开机后F1未断、电源有异声。
分析与检修 这种故障分为两种情况：一种是通电只听“叽”的一声，便再无声响，这时用万用表监测+10V电压有没有建立，这是因为次级电路有短路现象，可依次断开D107、D108、D109试验，若断开某一路时+10V电压恢复正常，则说明该支路有短路故障存在，检查出故障元件更换即可。另一种情况是加电后电源发出连续的“叽……叽”声，这时用万用表监测+10V电压，发现电压在3～8V之间变化，这种故障一般多为过流取样电阻R106阻值变大所至，检查更换即可。
除以上三种故障现象而外还有可能出现输出电压偏离正常值的情况，电压输出过高或过低，一般是取样电压反馈网络出现故障，应着重检查R109、R110、R111、R112、IC101、IC102等相关元件。D106特性不良及C109、C111漏电会导致输出电压异常升高，检修时应细心排除。
三、元器件代换
开关电源原理范文第2篇
关键词：开关电源；应用；原理
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向下移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间。
1.开关电源的分类
人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，也有AC/AC和DC/AC， 如逆变器。
开关电源工作方式主要有两种，一种是自激式，这种方式是不需要外加激励信号电路即能自行振荡，也可以把自激式看做是一个变压器反馈式振荡电路；另一种是它激式，这种方式就是完全依赖外部来维持振荡。在实际应用中自激式电源的应用较为广泛，比如在家用电器中使用的开关电源，将220V的交流电经过桥式整流，变换成300V左右的直流电，滤波后进入变压器后加到开关管的集电极进行高频振荡，反馈绕组反馈到基极维持电路振荡，负载绕组感应的电信号，经整流、滤波、稳压得到的直流电压给负载提供电能。
2.开关电源的新技术
这里所说的新技术，指在最近几年发展起来的开关电源技术。
2.1软开关技术
软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一, 它应用谐振的原理, 使开关器件中的电流(或电压) 按正弦或准正弦规律变化。当电流自然过零时, 使器件关断(或电压为零时, 使器件开通) , 从而减少开关损耗。它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题, 而且还能解决由硬开关引起的EMI等问题。
目前无源无损缓冲电路是实现软开关的重要技术之一, 在直流开关电源中也得到了广泛的应用。软开关的工作原理是MOS管关断后电路中的Lr与Cr间发生谐振，电压和电流的波形类似于正弦半波，谐振减缓了开关过程中电压和电流的变化，而且使MOS管两端的电压在其开通前就降为零。
2.2同步整流技术
同步整流技术就是用具有低导通电阻特性的MOSFET代替传统的肖特基整流二极管，由于MOSFET的正向压降很小，所以大大降低了整流部分损耗。在开关管动作的同时，对MOSFET给出[全文]时序随电路拓扑工作要求作相应变化的门极驱动信号，由于门极驱动信号与MOSFET开关动作接近同步，所以称为同步整流(Synchronous Rectification ,简称SR) 。与肖特基二极管的整流方式相比较，很显然，在低压大电流的应用中采用同步整流技术可以获得更高的效率。
2.3多相变换器技术
多相变换器（Multiphase Converter）的概念是大约5年前提出的，针对的应用场合就是微处理器类的负载，因为该类负载对电源的动态响应、纹波的要求非常严格。要满足这样的要求，电源需要工作在非常高的频率，但开关器件的开关速度和损耗成为难以解决的问题。这种情况下，多相变换器的概念应运而生，即采用多个变换器并联的拓扑结构，在开关信号上作统一控制，实现几个变换器在一个完整周期内轮流交替运行，这样，开关损耗被几个变换器分担，而开关频率则是几个变换器的叠加。
3. 开关电路拓扑结构的选择
开关电源的电路多达几十种，选择电路拓扑是一项非常重要的工作，因为像元器件选择、磁芯元件选择、环路补偿等都取决于电路拓扑。每种电路拓扑结构有各自的特点，工作过程不一样，应用场合也不一样，要根据电源的要求和技术指标来选取合适的拓扑结构。
电路拓扑的种类包括buck变换器、反激式变换器、正激式变换器、buck-boost变换器、推挽变换器、谐振变换器、软开关变换器和符合变换器等，其选择时需要考虑的因素包括电源是升压还是降压，占空比的实际限制，输出的组数，是否需要隔离，EMI的要求，开关器材选用双极型晶体管还是MOPSFET，工作电流是否连续，控制模式是电压控制还是电流控制模式等。
4.开关电源技术的发展动向
开关电源原理范文第3篇
原理介绍
1、输入、启动及振荡电路：开启电源开关K，220V交流电压经保险管FU进入四只二极管VD1-VD4和电容C1组成的桥式整流滤波电路，在滤波电容C1两端产生280左右的直流电压。该电压一路通过开关变压器B初级绕组送到开关管VQ1集电极（c），另一路通过启动电阻R1、R3降压线流给VQ1基极（b）提供启动工作电压，于是VQ1开始导通，流经B初级绕组的280V电压在磁耦合作用下，使反馈绕组感应出的脉冲电压通过电容C4向VQ1基极提供正反馈电压，使VQ1进一步导通并直至饱和，饱和期间反馈电压继续给C4充电，当C4满电以后，VQ1基极电压便立即减小，从而使VQ1退出饱和，回到放大状态，此时B反馈绕组感应的电压开始反向，并通过C4向VQ1基极提供负反馈电压，迫使VQ1截止。截止期间C4通过R3、VD7将存储电压泄放掉。与此同时启动电压通过R1、R3再次注入VQ1基极，开关VQ1又被导通，如此反复，形成自激振荡。
2、整流输出电路：开关变压器将储能感应至次级绕组。次级绕组共分五个抽头，（有些机型省去了30V供电整流滤波电路）经二级管半波整流和由电解电容与电感组成的“π”型滤波后获得五种直流电压，通过排插线供给解压电路。
3、稳压控制电路：稳压控制主要由VQ3、VQ2、IC1以及取样电阻R16、R17等构成。当220V市电电压升高时，5V、12V直流电压也会随之升高，电压经R16或R17取样，进入VQ3然后再进入IC1光耦，IC1内部发光二极管的发光强度开始增加，同时IC1内部光敏三极管导通加强，其内阻减小，使得流经IC1 C、E极的控制电压增高，从而VQ2进一步导通，VQ1被提前截止，此时开关变压器B储能减少，输出电压被稳定在规定值，倘若220V市电电压降低，则整个稳压过程正好与上述相反。
4、保护电路：为防止开关管VQ1在截止期间被感应的反峰电压击穿，由VD5、R2、C2组成反峰吸收电路，确保VQ1的安全。在整流输出电路5V电压端并联的稳压二极管VD22，是防止稳压失控造成电压升高而设的保护，当稳压电路失控，5V电压升高到5.6V以上时，该二极管便击穿短路，输出电压降至0V，其它几路电压同时也被拉低，从而起到保护作用。
检修分析
在检修电源故障时，为防止电压升高或操作不慎而损伤解压板，应先拔下通往解压板的插线。
1、保险管FU熔断：一般为电源电路短路，应查VD1-VD4、C1、VQ1是否击穿，如VQ1击穿须一并检测VQ2，同时因VQ1击穿，还可能造成R4连带损坏，对于雷击损坏的，很可能IC1光耦以及次级整流二级管等大量元件损毁。
2、没有电压输出，但保险管完好：此故障一般为电源未起振或输出电路严重短路所致，重点检查启动电阻R1、R3是否开路，R4是否断路或变值，反馈电容C4是否失效，该电容当容量降至2200pF以下时，会造成启动困难，性能变劣还会产生冷机不工作现象。当整流二极管VD11、VD12、VD13、VD14任一击穿均会造成电源无输出。
3、输出电压低：如果仅一路电压偏低，系该路整流二极管，滤波电容性能不佳或失效引起。若几路电压均偏低，应查VQ3、IC1、VQ2、VD21等稳压电路。当各路电压严重偏低且伴有连续的“啾”声时，系某路电压滤波电感之后某元件短路，一般常见为稳压管VD22击穿，在更换前需测量该路5V电压是否升高，如是必须先排除之后再上机，重点查VQ3、IC1是否开路损坏，R18断路。
故障实例
1、海克威Hic5288，开机无任何显示。查FU已断，证明有短路现象，测量四只整治二极管，发现VD3击穿，更换后对其它元件测量均完好。开机观察恢复正常。
2、卓异ZY5518，故障现象同上，该机为雷击所致。查FU已断，开关管VQ1击穿，更换后仍无反应，继而查出电阻R4开路，换后出现电压不稳现象，说明稳压电路还有故障，测有关元件均完好，最后试换IC1光耦后，故障彻底排除。
3、高斯贝尔S80E，开机无任何反应，查FU完好，测启动电阻R1、R3亦正常，怀疑反馈电容C4失效，换后依旧，最后查出开关变压器次级整流二极管VD14击穿，换后恢复正常。
4、同洲CBVD3188C-S1，开机不工作，机内连续发出“啾”声，测量各路电压均严重不符，拔下通往主极的连线，故障依旧。关断电源，测各路电压输出端对地电阻，发现5V端为0，拆下稳压二极管VD22，通电测量5V电压已升至9V，未等断电12V滤波电容C9突然爆裂，显然稳压失控。当12V电压升高至18V以上时，C9耐压只有16V而爆裂。拆下光耦测量①②脚开路，更换上述元件后该机恢复正常。
5、金泰克D8000好日子，开机有图声但不稳定，测量5V和3.3V电压，结果5V正常而3.3V电压波动严重，电压在3.0-3.4V之间。触摸整流二极管VD14感觉偏热，疑似不良遂更换，但无效。拆下滤波电容C15后测量正常，索性换掉，电压升至稳定的3.4V，图声恢复正常。
开关电源原理范文第4篇
S600-CA01数字机电源控制简述
S600-CA01数字机采用的是DM0265R电源控制芯片，属于单片低功耗离线式开关电源集成电路，电源电压输出
控制方式为电流型脉宽调整（PWM）。该集成电路为8脚双列直插式(8DIP)封装，1脚为接地端，2脚为电源端，3脚为反馈输入端，4脚为开关管极限电流调整端，5脚为启动电压接入端，6、7、8脚接内部场效应开关管的漏极。DM0265R内部集成了击穿电压为650V的“敏感型”场效应功率开关管、内部偏置电路、高压启动电流源、固定频率振荡器、软启动电路、脉冲前沿闭锁电路、过压保护电路、欠压保护电路、过载保护电路、异常过流保护、过热保护电路、自动重启动电路等，具有适应市电范围宽、效率高、功耗低、电磁辐射小、电路简捷等优点，有19V、14V、5 V、3.3V四组电源输出（具体见附图）。
S600-CA01数字机开关电源电路原理图
（该图为笔者根据实物绘制，其中实际电路板上的IC604为误标，实际元件是一电感线圈，应标为L640）
工作原理分析
220V交流市电经电源开关CN602和保险管F601送至抗干扰电路，滤除电网中的高频干扰信号，同时对开关电源产生的干扰信号起抑制作用。经抗干扰电路处理的220V交流电经过D601-D604组成的桥式整流和C605滤波电路，得到约300V直流电压。300V直流电压一路经开关变压器初级1-3绕组加至DM0265R的6、7、8脚内部的“敏感型”场效应功率开关管漏极。另一路经R607、R608加到DM0265R的5脚，通过内部高压启动电流源对2脚外接电容C607充电。随着充电的进行，当2脚电压上升到大于12V时，高压电流源的供电自行切断，DM0265R内部各功能电路开始正常工作，此时开关管进入正常开关状态。电路起振后，改由开关变压器4-5绕组产生的感应脉冲电压经R605限流、D606整流及C607滤波后产生的约14V直流电压为2脚供电。只要2脚电压不低于8V，电路就将锁定在正常工作状态；当2脚电压低于8V时，高压启动电流源的供电立即接通，为2脚外接电容C607充电；只有当2脚电压回升到大于12V时，内部自动重启动电路动作，实现电源的自动重启动。由于DM0265R内部集成了高压启动电流源，因而无需外加启动电路，大大简化了电路。
电源正常工作后，开关变压器次级各绕组产生高频脉冲电压，分别经过整流、滤波后输出不同的电压，为主板各单元电路提供工作电源。IC602（PC817）和IC603（TL431）等元件组成电压取样、稳压电路，当因某种原因使输出电压升高时，取样电压比较放大器TL431的控制端3电压也随之升高，使TL431的1端电压下降，光电耦合器IC2（PC817）内的发光二极管发光增强，光敏三极管导通增强而内阻减小，流经DM0265R的3脚电流增大。因DM0265R内部集成有电流型PWM（脉冲宽度调制）控制器，经过脉宽调整，使开关管导通时间变短，开关变压器储能减少，输出电压降低，从而达到稳定输出电压的目的。当输出电压降低时，稳压控制与上述过程相反。
由DM0265R组成的开关电源具有多种完善的保护措施。当市电电压升高或稳压控制电路失控造成输出电压升高时，开关变压器③-④绕组上的电压也会升高，加至2脚的电压随之升高。当2脚电压超过19V时，内部过压保护电路启动，实现过压保护。当电源输入电压过低时，开关变压器③-④绕组上感应脉冲电压随之下降，DM0265R的2脚电压也相应降低。当2脚电压低于8V时，内部欠压保护电路启动，起到欠压保护作用。当电源过载时，DM0265R内部脉冲宽度控制器（PWM）输入端电压达到3V时，内部脉冲宽度控制器（PWM）输入端被切断，此时内部一个5μA电流源给DM0265R的3脚外接电容C608、C610充电。当C608、C610两端电压充到6V时，内部电路关闭电源开关管的激励脉冲，实现过载保护。电源的过流保护电路以及电流取样检测电路均集成在DM0265R内部，当因某种原因致使流经DM0265R内部场效应开关管源极的电流增大时，DM0265R内部场效开关管源极取样检测电阻两端压降增大。当开关管源极电流增大到1.2A时，开关管源极取样检测电阻两端电压达到阀值电压，内部电压比较器动作，开关管的激励脉冲被关闭，电源停止输出。DM0265R内部还集成了过热检测器，当内部温度达到140℃时，过热保护电路动作，开关管的激励脉冲被关闭，实现了过热保护。此外，由R604、C606、D605组成消尖峰电路，吸收DM0265R内部开关管截止瞬间，开关变压器初级绕组产生的尖峰脉冲，达到保护开关管的目的。
检修思路
电源无输出电压。应先检查保险管F601是否熔断，如果保险管F601已熔断，则应检查电路中是否存在短路故障，重点检查桥式整流电路中四只二极管和滤波电容C605、压敏电阻VT601、电容C601有无短路现象，排除短路故障更换保险管后再通电试机。通电测C605两端是否有300V电压，如果C605两端无300V电压，则应检查电源线、插座是否存在故障，抗干扰电路中电感线圈和热敏电阻R601是否已开路。如C605两端有300V电压，则说明抗干扰、整流、滤波电路正常，只是主变换电路有故障而未启动。此时，应先检查DM0265R电路元件是否损坏（特别是R607、R608是否开路），如DM0265R电路元件未发现异常，再更换DM0265R（并检查消尖峰电路元件R604、C606、D605是否正常）再试机。
各组电源输出电压普遍偏高或偏低或不稳定。此类故障多为电压取样、稳压电路中元件异常所致，应检查IC602（PC817）和IC603（TL431）及相关联电路各元件有无损坏。
单路电源输出电压异常。某一路电源电压不正常，直接检查该支路整流二极管、滤波电容、电感等元件有无损坏。
开关电源原理范文第5篇
1、两个接触器实现切换：备用电源的线圈走主接触器的常闭点，主电源接触器吸合主电路导通。主电源断电，备用电源通过主接触器的常闭点导通。如果主电源恢复正常，备用电源断开。
2、一个继电器两个接触器：主电源的接触器线圈走继电器的常开触点，备用电源的接触器线圈走继电器的常闭触点。
3、主线路有电的时候，继电器吸合，常开触点闭合，主线路导通。常闭触点断开，备用电源不工作。当主线路断电的时候，继电器也断电。常开触点恢复初始断开状态，主线路断开。备用电路的接触器通过继电器的常闭触点开始工作。
（来源：文章屋网 ）
