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1、最详细的开关电源分析开关电源各功能电路详解一、 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： 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： 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，F

2、1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双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。 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： 输入滤波电路:C1、L1、

3、C2组成的双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。 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。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

4、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

5、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CGS、CGD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也就越多；当Q1截止时，变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量，同时也达到了磁场复位的目的,为变压器的下一次存储、传递能量做好了准备。IC根据输出电压和电流时刻调整着脚锯形波占空比的大小，从而稳定了整机的输

6、出电流和电压。 C4和R6为尖峰电压吸收回路。 4、推挽式功率变换电路： Q1和Q2将轮流导通.5、有驱动变压器的功率变换电路： T2为驱动变压器,T1为开关变压器，TR1为电流环.四、 输出整流滤波电路： 1、 正激式整流电路：T1为开关变压器，其初极和次极的相位同相。D1为整流二极管，D2为续流二极管,R1、C1、R2、C2为削尖峰电路。L1为续流电感,C4、L2、C5组成型滤波器。 2、 反激式整流电路：T1为开关变压器，其初极和次极的相位相反。D1为整流二极管，R1、C1为削尖峰电路。L1为续流电感,R2为假负载，C4、L2、C5组成型滤波器。 3、同步整流电路： 工作原理：当变压器次

7、级上端为正时,电流经 C2、R5、R6、R7使Q2导通，电路构成回路，Q2 为整流管。Q1栅极由于处于反偏而截止。当变压器次级下端为正时,电流经C3、R4、R2使 Q1导通，Q1为续流管。Q2栅极由于处于反偏而截止。L2为续流电感,C6、L1、C7组成 型滤波器。R1、C1、R9、C4为削尖峰电路。五、 稳压环路原理1、反馈电路原理图：2、工作原理： 当输出 U0升高,经取样电阻R7、R8、R10、VR1分压后，U1脚电压升高，当其超过U1脚基准电压后 U1脚输出高电平，使Q1导通，光耦OT1发光二极管发光,光电三极管导通，UC3842脚电位相应变低，从而改变U1脚输出占空比减小，U0降低。

8、当输出 U0降低时，U1脚电压降低，当其低过U1脚基准电压后U1脚输出低电平，Q1不导通，光耦OT1发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842脚电位升高，从而改变U1脚输出占空比增大，U0降低。周而复始，从而使输出电压保持稳定。调节VR1可改变输出电压值。 反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会产生自激振荡，故障现象为：波形异常，空、满载振荡，输出电压不稳定等。六、短路保护电路1、在输出端短路的情况下，PWM控制电路能够把输出电流限制在一个安全范围内，它可以用多种方法来实现限流电路,当功率限流在短路时不起作用时，只有另增设一部分电路. 2、短路保护电路通

9、常有两种,下图是小功率短路保护电路，其原理简述如下：当输出电路短路,输出电压消失，光耦OT1不导通，UC3842脚电压上升至5V左右,R1与R2的分压超过TL431基准，使之导通，UC3842脚VCC电位被拉低,IC停止工作。UC3842停止工作后脚电位消失,TL431不导通UC3842脚电位上升，UC3842重新启动，周而复始。当短路现象消失后，电路可以自动恢复成正常工作状态。 3、下图是中功率短路保护电路，其原理简述如下：当输出短路，UC3842脚电压上升,U1 脚 电位高于脚时,比较器翻转脚输出高电位，给 C1充电，当C1两端电压超过脚基准电压时 U1脚输出低电位，UC3842脚低于1V

10、，UCC3842 停止工作，输出电压为0V，周而复始，当短路 消失后电路正常工作。R2、C1是充放电时间常数, 阻值不对时短路保护不起作用。 4、 下图是常见的限流、短路保护电路。其工作原理简述如下：当输出电路短路或过流，变压器原边电流增大，R3 两端电压降增大,脚电压升高，UC3842脚输出占空 比逐渐增大，脚电压超过1V时，UC3842关闭无输出. 5、下图是用电流互感器取样电流的保护电路，有着功耗小，但成本高和电路较为复杂，其工作原理简述如下： 输出电路短路或电流过大,TR1次级线圈感 应的电压就越高,当UC3842脚超过1伏,UC3842 停止工作，周而复始，当短路或过载消失，电路自行

11、恢复。 七、输出端限流保护 上图是常见的输出端限流保护电路，其工作原理简述如上图:当输出电流过大时，RS(锰铜丝）两端电压上升，U1脚电压高于脚基准电压,U1脚输出高电压，Q1导通，光耦发生光电效应,UC3842脚电压降低，输出电压降低，从而达到输出过载限流的目的。 八、输出过压保护电路的原理 输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设计值时，把输出电压限定在一安全值的范围内。当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出过压现象时，过压保护电路进行保护以防止损坏后级用电设备。应用最为普遍的过压保护电路有如下几种： 1、可控硅触发保护电路：如上图，当Uo1输出升高,稳压管(Z3)击

12、穿导通，可控硅（SCR1)的控制端得到触发电压，因此可控硅导通。Uo2电压对地短路，过流保护电路或短路保护电路就会工作，停止整个电源电路的工作。当输出过压现象排除,可控硅的控制端触发电压通过R对地泄放,可控硅恢复断开状态。 2、光电耦合保护电路：如上图，当Uo有过压现象时,稳压管击穿导通，经光耦(OT2）R6到地产生电流流过,光电耦合器的发光二极管发光，从而使光电耦合器的光敏三极管导通。Q1基极得电导通， 3842的脚电降低，使IC关闭,停止整个电源的工作，Uo为零，周而复始,. 3、输出限压保护电路：输出限压保护电路如下图，当输出电压升高，稳压管导通光耦导通，Q1基极有驱动电压而道通,UC3

13、842电压升高，输出降低，稳压管不导通,UC3842电压降低，输出电压升高。周而复始，输出电压将稳定在一范围内(取决于稳压管的稳压值）。4、输出过压锁死电路: 图A的工作原理是,当输出电压Uo升高，稳压管导通,光耦导通，Q2基极得电导通，由于Q2的导通Q1基极电压降低也导通，Vcc电压经R1、Q1、R2使Q2始终导通,UC3842脚始终是高电平而停止工作.在图B中，UO升高U1脚电压升高，脚输出高电平，由于D1、R1的存在，U1脚始终输出高电平Q1始终导通，UC3842脚始终是低电平而停止工作.正反馈？ 九、功率因数校正电路（PFC）1、原理示意图：2、工作原理： 输入电压经L1、L2、L3等

14、组成的EMI滤波器，BRG1整流一路送PFC电感，另一路经R1、R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的取样，用以调整控制信号的占空比,即改变Q1的导通和关断时间，稳定PFC输出电压.L4是PFC电感，它在Q1导通时储存能量，在Q1关断时施放能量.D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管,C6、C7滤波。PFC电压一路送后级电路，另一路经R3、R4分压后送入PFC控制器作为PFC输出电压的取样，用以调整控制信号的占空比，稳定PFC输出电压。 十、输入过欠压保护 1、 原理图：2、 工作原理: AC输入和DC输入的开关电源的输入过欠压保护原理大致相同。保护电路的取样电压均来自输入滤波后的电压.

15、取样电压分为两路，一路经R1、R2、R3、R4分压后输入比较器3脚，如取样电压高于2脚基准电压，比较器1脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。另一路经R7、R8、R9、R10分压后输入比较器6脚，如取样电压低于5脚基准电压,比较器7脚输出高电平去控制主控制器使其关断，电源无输出。整流二极管与稳压二极管有何异同2011-6-11 7:17：00二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，电路中常把它用在整流、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是加反向电压击穿后,其两端的电压基本 保持不变.

16、而整流二极管反向击穿后就损坏了.这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动， 或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。整流二极管和稳压二极管都是PN半导体器件。所不同的是整流二极管用的是单向导电性。稳压二极管是利用了其反向特性。在电路中反向联接开关电源大至由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成，见图1.1主电路冲击电流限幅：限制接通电源瞬间输入侧的冲击电流。输入滤波器：其作用是过滤电网存在的杂波及阻碍本机产生的杂波反馈回电网。整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电.逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分.输出

17、整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。2控制电路一方面从输出端取样，与设定值进行比较，然后去控制逆变器,改变其脉宽或脉频,使输出稳定，另一方面,根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对电源进行各种保护措施。3检测电路提供保护电路中正在运行中各种参数和各种仪表数据。4辅助电源实现电源的软件（远程）启动，为保护电路和控制电路（PWM等芯片)工作供电。三开关电源的工作原理开关电源就是采用功率半导体器件作为开关元件，通过周期性通断开关，控制开关元件的占空比来调整输出电压。开关元件以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关无件接通时输入电源Vi通过开关S和滤波电路向负载RL提供能

18、量，当开关S断开时，电路中的储能装置（L1、C2、二极管D组成的电路）向负载RL释放在开关接通时所储存的能量，使负载得到连续而稳定的能量。VO=TON/T*ViVO 为负载两端的电压平均值TON 为开关每次接通的时间T 为开关通断的工作周期由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，VO间电压平均值也随之改变,因此,随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便使输出电压VO维持不变.改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（TimeRationControl，缩写为TRC）。按TRC控制原理,有三种方式：1脉冲宽度调制(PulseWithMo

19、dulation，缩写为PWM）开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。2脉冲频率调制(PulseFrequencyModulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。3混合调制导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定,彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合.四开关电源的维修打开电源的外壳,检查保险丝是否熔断，再观察电源的内部情况，如果发现电源的PCB板上有烧焦处或元件破裂,则应重点检查此处元件及相关电路元件.闻:闻一下电源内部是否有糊味，检查是否有烧焦的元器件。量：没通电前,用万用表量一下高压电容两端的电压先.如果是开关电源不起振或开关管开路

20、引起的故障，则大多数情况下,高压滤波电容两端的电压未泄放悼，此电压有300多伏，需小心。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况，电阻值不应过低，否则电源内部可能存在短路。电容器应能充放电.脱开负载，分别测量各组输出端的对地电阻，正常时,表针应有电容器充放电摆动，最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。加电检测通电后观察电源是否有烧保险及个别元件冒烟等现象，若有要及时切断供电进行检修.测量高压滤波电容两端有无300伏输出，若无应重点查整流二极管、滤波电容等。测量高频变压器次级线圈有无输出,若无应重点查开关管是否损坏，是否起振，保护电路是否动作等，若有则应重点检查各输出侧的整流二极管、

21、滤波电容、三通稳压管等。如果电源启动一下就停止，则该电源处于保护状态下，可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压，如果电压超出规定值，则说明电源处于保护状态下,应重点检查产生保护的原因。2常见故障 保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明电源的内部线路有问题。由于电源工作在高电压、大电流的状态下，电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断。重点应检查电源输入端的整流二极管，高压滤波电解电容，逆变功率开关管等，检查一下这此元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断,应该首先查看电路板上的各个元件，看这些元件的外表有没有被烧糊,有没有电解液溢出，如果没有发现上述情况，则用万用表测

22、量开关管有无击穿短路。需要特别注意的是:切不可在查出某元件损坏时，更换后直接开机,这样很有可能由于其它高压元件仍有故障又将更换的元件损坏，一定要对上述电路的所有高压元件进行全面检查测量后，才能彻底排除保险丝熔断的故障。无直流电压输出或电压输出不稳定如果保险丝是完好的,在有负载情况下，各级直流电压无输出.这种情况主要是以下原因造成的：电源中出现开路、短路现象，过压、过流保护电路出现故障，辅助电源故障，振荡电路没有工作,电源负载过重,高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。在用万用表测量次级元件，排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后,如果这时输出为零,则可以肯定是电源的控制电路出

23、了故障。若有部分电压输出说明前级电路工作正常，故障出在高频整流滤波电路中.高频滤波电路主要由整流二极管及低压滤波电容组成直流电压输出,其中整流二极管击穿会使该电路无电压输出，滤波电容漏电会造成输出电压不稳等故障。用万用表静态测量对应元件即可检查出其损坏的元件.例：某一24伏直流电机供电电源通电后无直流24伏输出 ，拆开电源外壳,观察保险丝未烧断且电路板无明显的烧焦处或破裂元件,在未通电情况下量AC输入端阻值和DC输出端阻值正常，量开关管、整流桥、整流管等重要元件正常，故判断不存在内部严重短路的可能，估计保护电路动作。经检查此开关电源采用U3842 PWM控制芯片,经查找相关的资料得知，当U38

24、42芯片的3端电压高于1伏时，内部电流敏感比较器输出高电平，将PWM锁存器复位使输出关闭。通电测量U3842的3端高于1伏,6端无输出，经检查相关电路,发现稳压管D2击穿,如图3，故PC1导通，致使U3842的3端为高电平，故6端无输出，开关管不工作，直流侧无直流输出。更换同型号稳压管D2，故障解除。电源负载能力差电源负载能力差是一个常见的故障，一般都是出现在老式或工作时间长的电源中,主要原因是各元器件老化，开关管的工作不稳定，没有及时进行散热等.应重点检查稳压二极管是否发热漏电，整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。例:我厂近红处激光光谱仪(VECTOR 22），开机后无法完成自检并报警且主板

25、指示灯不断闪烁。经检查,供光谱仪主板的直流5V电源仅剩2.3伏左右，脱开5V直流电源的负载，通电再次测量5V直流电源，这时则有5V，初步判断此5V直流电源带载能力差，拆开电源外壳进行检修，由于没有带负载时，通电有直流5V输出，故重点检查次级线圈侧的输出整流电路，给5伏电源接上假负载通电进行测量发现三通稳压7805的1、2脚之间电压为5.2伏，2、3脚之间却剩2.3伏，如图4,故判断三通稳压管7805性能变坏，更换三通稳压管7805故障解决.如何修开关电源首先,我们要知道开关电源的工作原理.电源先将高电压交流电(220V)通过全桥二极管整流以后成为高电压的波动直流电，再经过电容滤波以后成为较为平

26、滑的高压直流电.此时，控制电路控制大功率开关管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级.接着，把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使负载工作的低电压强电流的直流电。其中，控制电路是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值，并向功率开关管发出信号控制电压上下调整的幅度。在计算机开关电源中，由于电源输入部分工作在高电压、大电流的状态下，故障率最高；其次输出直流部分的整流二极管、保护二极管、大功率开关三极管较易损坏；再就是脉宽调制器的反馈和保护部分。以下是总节的维修方法:一、在断电情况下,“望、闻、问、切”注意！：没通电前，用万用表量一下高压电容两端的电压先

27、。如果是开关电源不起振或开关管开路引起的故障,则大多数情况下，高压滤波电容两端的电压未泄放掉，此电压有300多伏，如果不小心被阁下玉手摸到，一定让你留下难忘的记忆！由于检修电源要接触到220V高压电,人体一旦接触36V以上的电压就有生命危险。因此，在有可能的条件下,尽量先检查一下在断电状态下有无明显的短路、元器件损坏故障。首先，打开电源的外壳，检查保险丝是否熔断，再观察电源的内部情况，如果发现电源的PCB板上元件破裂，则应重点检查此元件，一般来讲这是出现故障的主要原因;闻一下电源内部是否有糊味,检查是否有烧焦的元器件；问一下电源损坏的经过，是否对电源进行违规的操作，这一点对于维修任何设备都是必

28、须的。在初步检查以后，还要对电源进行更深入地检测。用万用表测量AC电源线两端的正反向电阻及电容器充电情况，如果电阻值过低，说明电源内部存在短路，正常时其阻值应能达到100千欧以上；电容器应能够充放电，如果损坏,则表现为AC电源线两端阻值低,呈短路状态，否则可能是开关管击穿。然后检查直流输出部分。脱开负载,分别测量各组输出端的对地电阻,正常时，表针应有电容器充放电摆动,最后指示的应为该路的泄放电阻的阻值。否则多数是整流二极管反向击穿所致。二、加电检测在通过上述检查后,就可通电测试。这时候才是关键所在,需要有一定的经验、电子基础及维修技巧。一般来讲应重点检查一下电源的输入端，开关三极管，电源保护电

29、路以及电源的输出电压电流等.如果电源启动一下就停止,则该电源处于保护状态下,可直接测量PWM芯片保护输入脚的电压，如果电压超出规定值，则说明电源的处于保护状态下，应重点检查产生保护的原因.由于接触到高电压，建议没有电子基础的朋友要小心操作.三、常见故障1保险丝熔断一般情况下，保险丝熔断说明电源的内部线路有问题.由于电源工作在高电压、大电流的状态下，电网电压的波动、浪涌都会引起电源内电流瞬间增大而使保险丝熔断.重点应检查电源输入端的整流二极管，高压滤波电解电容,逆变功率开关管等，检查一下这些元器件有无击穿、开路、损坏等。如果确实是保险丝熔断，应该首先查看电路板上的各个元件，看这些元件的外表有没有

30、被烧糊，有没有电解液溢出。如果没有发现上述情况,则用万用表测量开关管有无击穿短路.2无直流电压输出或电压输出不稳定如果保险丝是完好的，在有负载情况下,各级直流电压无输出。这种情况主要是以下原因造成的：电源中出现开路、短路现象，过压、过流保护电路出现故障，振荡电路没有工作,电源负载过重，高频整流滤波电路中整流二极管被击穿，滤波电容漏电等。在用万用表测量次级元件,排除了高频整流二极管击穿、负载短路的情况后，如果这时输出为零,则可以肯定是电源的控制电路出了故障。3电源负载能力差电源负载能力差是一个常见的故障，一般都是出现在老式或是工作时间长的电源中，主要原因是各元器件老化,开关管的工作不稳定，没有及

31、时进行散热等。应重点检查稳压二极管是否发热漏电，整流二极管损坏、高压滤波电容损坏等。 检修实例1。一电脑ATX电源，通电无电压输出，电源内发出吱吱声。这是电源过载或无负载的典型特征.先仔细检查各个元件,重点检查整流二极管、开关管等。经过仔细检查，发现一个整流二极管1N4007的表面已烧黑，而且电路板也给烧黑了。找同型号的二极管换下，用万用表一量果然是击穿的。接上电源,可风扇不转，吱吱声依然。用万用表量12V输出只有0。2V, 5V只有0.1V。这说明元件被击穿时电源启动自保护。测量初级和次级开关管，发现初级开关管中有一个已损坏，用相同型号的开关管换上,故障排除，一切正常。总节：以上检查走了弯路，未通电前，应测量一下开关管是否损坏. 检修实例2。没有吱吱声,上一个保险丝就烧一个保险丝。由于保险丝不断地熔断,搜索范围就缩小了。可能性只有3个： 1、整流桥击穿；2、大电解电容击穿；3、初级开关管击穿.电源的整流桥一般是分立的四个整流二极管，或是将四个二极管固化在一起。将整流桥拆下一量是正常的。大电解电容拆下测试后也正常，注意焊回时要注意正负极。最后的可能就只剩开关管了.这个电源的初级只有一个大功率的开关管。拆下一量果然击穿，找同型号开关管换上，问题解决。其实，维修电源并不难，一般电源损坏都可以归结为保险丝熔断、整流二极管损坏、滤