開關電源課件

本章要點：?熟悉穩(wěn)壓電源工作原理。?掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路工作原理。?掌握掌握開關電源的特點與分類。?掌握開關電源的基本工作原理。?掌握開關穩(wěn)壓電源的故障分析。第三章電源電路本章要點：第三章電源電路1第一節(jié)開關電源要使電視機正常工作，就要為各部分電路提供所需的直流電壓，這一任務由直流電源承擔。在黑白電視機中，直流電源通常采用串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，這種電源雖然穩(wěn)壓精度高，紋波小，但有穩(wěn)壓范圍窄、效率低、體積大和笨重等缺點。由于彩色電視機消耗的功率較大，考慮到節(jié)能和降低使用成本等，一般都采用開關型直流穩(wěn)壓電源，又稱開關穩(wěn)壓電源或開關電源。第一節(jié)開關電源2

開關電源：它是將50Hz交流電壓直接變換成直流電壓后，由脈沖振蕩器將直流電壓變換成高頻脈沖，再經變壓、整流、濾波后，得到所需的多路直流電壓。

1.電源電路作用：向各部分電路提供工作所需直流電壓。

2.兩種常見電源：串聯(lián)穩(wěn)壓電源：具有自身功耗大、頻率低、機內溫升高、體積大、效率低等缺點，而且穩(wěn)壓范圍窄，用在要求不高的設備中。（黑白電視中采用）一、開關穩(wěn)壓電源～220v/50Hz＋－Vo電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路開關電源：它是將50Hz交流電壓直接變換成直流電壓后33.開關穩(wěn)壓電源的特點

（1）功耗小、效率高：其效率通?？蛇_80%～90%左右；（2）穩(wěn)壓范圍寬：穩(wěn)壓范圍在130～260V之間變化；（3）濾波電容容量?。洪_關電源的工作頻率為行振蕩頻率；（4）重量輕、體積?。菏∪チ梭w積龐大的電源變壓器；（5）機內溫升低：因晶體管工作在開關狀態(tài)。（6）可靠性高。開關電源的電路結構便于引入各種保護電路，因而工作穩(wěn)定、可靠?？傊_關穩(wěn)壓電源性能好、體積小、重量輕、可靠性和穩(wěn)定性高等，但電路結構復雜。3.開關穩(wěn)壓電源的特點4二、開關電源的組成

對于自激式開關電源一般由低頻整流濾波電路、開關管、儲能電路（兼顧脈沖變壓）、穩(wěn)壓控制電路和二次整流濾波電路5部分組成，它的一般結構框圖如圖3.1所示。圖3.1自激式開關直流穩(wěn)壓電源一般結構框圖

二、開關電源的組成圖3.1自激式開關直流穩(wěn)壓電源一般結5三、開關穩(wěn)壓電源的分類

1.按開關晶體管的連接方式分有串聯(lián)式、并聯(lián)式、變壓器式三種。

（1）串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源：串聯(lián)式穩(wěn)壓電源的開關管串聯(lián)在輸入電壓VI與輸出負載之間，電路組成框圖如圖3.2所示。

RL開關管～220V高頻儲能整流濾波脈沖振蕩脈沖控制低頻整流濾波取樣電路基準電壓誤差放大VI+300V圖3.2串聯(lián)型開關電源組成框圖三、開關穩(wěn)壓電源的分類1.按開關晶體管的連接方式分6

(2)并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源：并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源的開關管與負載相并聯(lián)，電路組成框圖如圖2.50所示。工作過程與串聯(lián)型不同的是：開關管飽和導通時，UI對負載不供電，開關管截止時，UI對負載供電。圖3.3并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源框圖(2)并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源：圖3.3并聯(lián)型開關穩(wěn)壓7～220VRL開關管整流濾波脈沖振蕩脈沖控制低頻整流濾波取樣電路基準電壓誤差放大VI+300V

(3)脈沖變壓器耦合并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源用脈沖變壓器取代串聯(lián)型或并聯(lián)型開關電源中的儲能電感，就得到變壓器耦合并聯(lián)型開關電源。它的原理框圖如圖3.4所示?！?20VRL開關管整流濾波脈沖振蕩脈沖控制低頻整流濾波取樣8

2.按開關電源的穩(wěn)壓控制方式分類(1)脈沖寬度控制式：保持開關脈沖的頻率不變，通過改變開關管導通時間Ton的方式來調節(jié)輸出電壓達到穩(wěn)壓。(2)頻率控制：通過控制開關脈沖頻率（周期），相應調節(jié)脈沖占空比使輸出電壓達到穩(wěn)定。

3.按開關電源激勵方式分類(1)它激控制式：需附加一個振蕩器來產生開關脈沖。開關脈沖作用于開關管使電源電路有輸出，待電視機正常工作后可由行頻脈沖作為開關脈沖，振蕩器就可以停振。(2)自激控制式：自激式電路是利用開關管、脈沖變壓器等構成正反饋環(huán)路形成自激振蕩，使開關穩(wěn)壓電源有電壓輸出，電視機正常工作時自激振蕩受行頻脈沖的同步，解決了開關電源的獨立工作能力。2.按開關電源的穩(wěn)壓控制方式分類9圖中：V為開關管（調整管）；

T是脈沖變壓器（又稱儲能變壓器或開關變壓器）；

VD是脈沖整流二極管（又稱續(xù)流二極管）；

C是濾波電容，也有儲能作用；

RL為電源的負載。四、開關電源的基本工作原理

下面以變壓器并聯(lián)自激調寬式穩(wěn)壓電源為例說明開關電源的原理：圖中：V為開關管（調整管）；

T是脈沖變壓器（又101）工作原理：正脈沖TOn到來時:可見:TOn越寬，V導通時間越長，則i1越大，T儲能越多。V飽和形成電流i1L2中產生上－下+的感應動勢VD截止。L1中產生上+下－的感應電動勢其中：1）工作原理：正脈沖TOn到來時:可見:TOn越寬，V導通時11

當正脈沖再一次輸入開關管Ｖ基極時，開關管Ｖ又一次飽和導通，二極管VD又截止，負載所需要的電流由電容器Ｃ放電來供給。負脈沖時:V截止i1約零L2中產生上＋下－的感應電動勢VD導通i2向C充電，并為RL提供直流電壓Vo。L1中產生上－下＋的感應電動勢當正脈沖再一次輸入開關管Ｖ基極時，開關管Ｖ又12由經上分析可知，輸出電壓VO與輸出入電壓Vi之間的關系如下：

上式說明，輸出電壓UO與輸入電壓Ui成正比，與變壓器匝數(shù)比成正比，與開關脈沖占空比Ton/T成正比。

調寬型開關穩(wěn)壓電源受行頻同步，即周期Ｔ＝TＨ為64μs，是固定不變的，輸出電壓UO通過控制Ton/T比值（實際調整Ton）來實現(xiàn)，即控制脈寬來調節(jié)，達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。2）穩(wěn)壓原理：由經上分析可知，輸出電壓VO與輸出入電壓Vi之間的關13當Vo↑同理，可分析Vo↓的情況。Vx↑(Vz不變)Vp↑Vb的脈寬↓Vo↓Tr與C中的儲能↓V導通時間↓下面分析穩(wěn)壓過程：當Vo↑同理，可分析Vo↓的情況。Vx↑(Vz不變)Vp14開關電源實物圖:開關電源實物圖:15五、開關穩(wěn)壓電源常見的故障

開關穩(wěn)壓電源的一般故障現(xiàn)象主要有：1.無光柵，無伴音（三無）2.不能遙控開機或關機3.光柵與伴音時有時無4.光柵上有水平亮線滾動或圖像有嚴重的橫條干擾5.光柵、圖像兩邊出現(xiàn)S形左右扭動6.光柵行幅不足或忽大忽小五、開關穩(wěn)壓電源常見的故障16本章要點：?熟悉穩(wěn)壓電源工作原理。?掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路工作原理。?掌握掌握開關電源的特點與分類。?掌握開關電源的基本工作原理。?掌握開關穩(wěn)壓電源的故障分析。第三章電源電路本章要點：第三章電源電路17第一節(jié)開關電源要使電視機正常工作，就要為各部分電路提供所需的直流電壓，這一任務由直流電源承擔。在黑白電視機中，直流電源通常采用串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，這種電源雖然穩(wěn)壓精度高，紋波小，但有穩(wěn)壓范圍窄、效率低、體積大和笨重等缺點。由于彩色電視機消耗的功率較大，考慮到節(jié)能和降低使用成本等，一般都采用開關型直流穩(wěn)壓電源，又稱開關穩(wěn)壓電源或開關電源。第一節(jié)開關電源18

開關電源：它是將50Hz交流電壓直接變換成直流電壓后，由脈沖振蕩器將直流電壓變換成高頻脈沖，再經變壓、整流、濾波后，得到所需的多路直流電壓。

1.電源電路作用：向各部分電路提供工作所需直流電壓。

2.兩種常見電源：串聯(lián)穩(wěn)壓電源：具有自身功耗大、頻率低、機內溫升高、體積大、效率低等缺點，而且穩(wěn)壓范圍窄，用在要求不高的設備中。（黑白電視中采用）一、開關穩(wěn)壓電源～220v/50Hz＋－Vo電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路開關電源：它是將50Hz交流電壓直接變換成直流電壓后193.開關穩(wěn)壓電源的特點

（1）功耗小、效率高：其效率通?？蛇_80%～90%左右；（2）穩(wěn)壓范圍寬：穩(wěn)壓范圍在130～260V之間變化；（3）濾波電容容量?。洪_關電源的工作頻率為行振蕩頻率；（4）重量輕、體積小：省去了體積龐大的電源變壓器；（5）機內溫升低：因晶體管工作在開關狀態(tài)。（6）可靠性高。開關電源的電路結構便于引入各種保護電路，因而工作穩(wěn)定、可靠?？傊?，開關穩(wěn)壓電源性能好、體積小、重量輕、可靠性和穩(wěn)定性高等，但電路結構復雜。3.開關穩(wěn)壓電源的特點20二、開關電源的組成

對于自激式開關電源一般由低頻整流濾波電路、開關管、儲能電路（兼顧脈沖變壓）、穩(wěn)壓控制電路和二次整流濾波電路5部分組成，它的一般結構框圖如圖3.1所示。圖3.1自激式開關直流穩(wěn)壓電源一般結構框圖

二、開關電源的組成圖3.1自激式開關直流穩(wěn)壓電源一般結21三、開關穩(wěn)壓電源的分類

1.按開關晶體管的連接方式分有串聯(lián)式、并聯(lián)式、變壓器式三種。

（1）串聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源：串聯(lián)式穩(wěn)壓電源的開關管串聯(lián)在輸入電壓VI與輸出負載之間，電路組成框圖如圖3.2所示。

RL開關管～220V高頻儲能整流濾波脈沖振蕩脈沖控制低頻整流濾波取樣電路基準電壓誤差放大VI+300V圖3.2串聯(lián)型開關電源組成框圖三、開關穩(wěn)壓電源的分類1.按開關晶體管的連接方式分22

(2)并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源：并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源的開關管與負載相并聯(lián)，電路組成框圖如圖2.50所示。工作過程與串聯(lián)型不同的是：開關管飽和導通時，UI對負載不供電，開關管截止時，UI對負載供電。圖3.3并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源框圖(2)并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源：圖3.3并聯(lián)型開關穩(wěn)壓23～220VRL開關管整流濾波脈沖振蕩脈沖控制低頻整流濾波取樣電路基準電壓誤差放大VI+300V

(3)脈沖變壓器耦合并聯(lián)型開關穩(wěn)壓電源用脈沖變壓器取代串聯(lián)型或并聯(lián)型開關電源中的儲能電感，就得到變壓器耦合并聯(lián)型開關電源。它的原理框圖如圖3.4所示。～220VRL開關管整流濾波脈沖振蕩脈沖控制低頻整流濾波取樣24

2.按開關電源的穩(wěn)壓控制方式分類(1)脈沖寬度控制式：保持開關脈沖的頻率不變，通過改變開關管導通時間Ton的方式來調節(jié)輸出電壓達到穩(wěn)壓。(2)頻率控制：通過控制開關脈沖頻率（周期），相應調節(jié)脈沖占空比使輸出電壓達到穩(wěn)定。

3.按開關電源激勵方式分類(1)它激控制式：需附加一個振蕩器來產生開關脈沖。開關脈沖作用于開關管使電源電路有輸出，待電視機正常工作后可由行頻脈沖作為開關脈沖，振蕩器就可以停振。(2)自激控制式：自激式電路是利用開關管、脈沖變壓器等構成正反饋環(huán)路形成自激振蕩，使開關穩(wěn)壓電源有電壓輸出，電視機正常工作時自激振蕩受行頻脈沖的同步，解決了開關電源的獨立工作能力。2.按開關電源的穩(wěn)壓控制方式分類25圖中：V為開關管（調整管）；

T是脈沖變壓器（又稱儲能變壓器或開關變壓器）；

VD是脈沖整流二極管（又稱續(xù)流二極管）；

C是濾波電容，也有儲能作用；

RL為電源的負載。四、開關電源的基本工作原理

下面以變壓器并聯(lián)自激調寬式穩(wěn)壓電源為例說明開關電源的原理：圖中：V為開關管（調整管）；

T是脈沖變壓器（又261）工作原理：正脈沖TOn到來時:可見:TOn越寬，V導通時間越長，則i1越大，T儲能越多。V飽和形成電流i1L2中產生上－下+的感應動勢VD截止。L1中產生上+下－的感應電動勢其中：1）工作原理：正脈沖TOn到來時:可見:TOn越寬，V導通時27

當正脈沖再一次輸入開關管Ｖ基極時，開關管Ｖ又一次飽和導通，二極管VD又截止，負載所需要的電流由電容器Ｃ放電來供給。負脈沖時:V截止i1約零L2中產生上＋下－的感應電動勢VD導通i2向C充電，并為RL提供直流電壓Vo。L1中產生上－