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2023-02-04 12:051. 开关电源芯片原理详解
开关电源原理：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，该电压进入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。
2. 开关电源芯片供电电路
由以下单元电路组成，市电输入整流滤波电路，振荡电路，稳压电路，取样反馈电路，保护电路，输出电路组成
3. 电源开关芯片电路图
本文主要讲了六款简单的开关电源电路设计原理图，24V 开关电源的工作原理是什么、24V 开关电源电路图等内容，下面就一起来看看吧~
▍简单的开关电源电路图（一）
简单实用的开关电源电路图
调整 C3 和 R5 使振荡频率在 30KHz-45KHz。输出电压需要稳压。输出电流可以达到 500mA. 有效功率 8W、效率 87%。其他没有要求就可以正常工作。
▍简单的开关电源电路图（二）
24V 开关电源，是高频逆变开关电源中的一个种类。通过电路控制开关管进行高速的道通与截止，将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组电压！
24V 开关电源的工作原理是：
1. 交流电源输入经整流滤波成直流;
2. 通过高频 PWM（脉冲宽度调制）信号控制开关管，将那个直流加到开关变压器初级上;
3. 开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载;
4. 输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制 PWM 占空比，以达到稳定输出的目的。
24v 开关电源电路图
▍简单的开关电源电路图（三）
单端正激式开关电源的典型电路如下图所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管 VT1 导通时，VD2 也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管 VT1 截止时，电感Ｌ通过续流二极管 VD3 继续向负载释放能量。
在电路中还设有钳位线圈与二极管 VD2，它可以将开关管 VT1 的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于 50％。
由于这种电路在开关管 VT1 导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出 50－200 Ｗ的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。
▍简单的开关电源电路图（四）
推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管 VT1 和 VT2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器Ｔ次级统组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。
这种电路的优点是两个开关管容易驱动，主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大，一般在 100-500 Ｗ范围内。
▍简单的开关电源电路图（五）
在开关电源中电源反馈隔离电路由光电耦合器如 PC817 以及并联稳压器 TL431 所组成，其典型应用如下图所示。当输出电压发生波动时，经过电阻分压后得到取样电压与 TL431 中的 2.5V 带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使光耦合器件中的 LED 工作电流生产相应的变化，在通过光耦合器件去改变 TOPSwitch 控制端的电流大小，进而调节输出占空比，使 Uo 保持不变，达到稳压目的。
反馈回路中主要元件的作用及选择：R1R4R5 主要作用是配合 TL431 和光耦合器件工作，其中 R1 为光耦的限流电阻，R4 及 R5 为 TL431 的分压电阻，提供必须工作电流以完成对 TL431 保护。
▍简单的开关电源电路图（六）
电路以 UC3842 振荡芯片为核心，构成逆变、整流电路。UC3842 一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片，相关引脚功能及内部电路原理已有介绍，此处从略。AC220V 电源经共模滤波器 L1 引入，能较好抑制从电网进入的和从电源本身向辐射的高频干扰，交流电压经桥式整流电路、电容 C4 滤波成为约 280V 的不稳定直流电压，作为由振荡芯片 U1、开关管 Q1、开关变压器 T1 及其它元件组成的逆变电路。逆变电路，可以分为四个电路部分讲解其电路工作原理。
1、振荡回路 开关变压器的主绕组 N1、Q1 的漏 -- 源极、R2（工作电流检测电阻）为电源工作电流的通路;本机启动电路与其它开关电源（启动电路由降压限流电阻组成）有所不同，启动电路由 C5、D3、D4 组成，提供一个“瞬态”的启动电流，二极管 D2 吸收反向电压，D3 具有整流作用，保障加到 U1 的 7 脚的启动电流为正电流;电路起振后，由 N2 自供电绕组、D2、C5 整流滤波电路，提供 U1 芯片的供电电压。这三个环节的正常运行，是电源能够振荡起来的先决条件。
当然，U1 的 4 脚外接定时元件 R48、C8 和 U1 芯片本身，也构成了振荡回路的一部分。
电容式启动电路，当过载或短路故障发生时，电路能处于稳定的停振保护状态，不像电阻启动电路，会再现“打嗝”式间歇振荡现象。工作电流检测从电阻 R2 上取得，当故障状态引起工作过流异常增大时，U1 的 6 脚输出 PWM 脉冲占空比减小，N1 自供电绕组的感应电路也随之降低，当 U1 的 7 脚供电电压低于 10V 时，电路停振，负载电压为 0，这是过流（过载或短路）引发 U1 内部欠电压保护电路动作导致的输出中止;工作电流异常增大时，R2 上的电压降大于 1V 时，内部锁存器动作，电路停振，这是由过流引发 U1 内部过流保护动作导致输出中止。
2、稳压回路 开关变压器的 N3 绕组、D6、C13、C14 等元件组成的 24V 电源，基准电压源 TL1、光耦合器 U2 等元件构成了稳压控制回路。U1 芯片和 1、2 脚外围元件 R7、C12，也是稳压回路的一部分。实际上，TL1、U1 组成了（相对于 U1 内部电压误差放大器）外部误差放大器，将输出 24V 的电压变化反馈回 U1 的反馈电压信号输入端。当 24V 输出电压上升时，U1 的 2 脚电压上升，1 脚电压下降，输出 PWM 脉冲占空比下降，输出电路回落。当输出电压异常上升时，U1 的 1 脚下降为 1V 时，内部保护电路动作，电路停振。
3、保护回路 U1 芯片本身和 3 脚外围电路构成过流保护回路;N1 绕组上并联的 D1、R1、C9 元件构成了开关管的反向电压吸收保护电路，以提供 Q1 截止时的反向电流通路，保障 Q1 的工作安全;实质上稳压回路的电压反馈信号，也可看作是一路电压保护信号——当反馈电压幅度达一定值时，电路实施停振保护动作;24V 的输出端并联有由 R18、ZD2、单向晶闸管 SCR 组成的过压保护电路，当稳压电路失常，引起输出电压异常上升时，稳压二极管 ZD2 的击穿为 SCR 提供触发电流，SCR 的导通形成一个“短路电流”信号，强制 U1 内部保护电路产生过流保护动作，电路处于停振状态。
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4. 开关电源芯片原理详解图
开关电源芯片U6119S是一款高性准谐振Buck控制器，可提供高精度恒压和恒流输出性能，适用于所有小功率DCDC降压的应用中。开关电源芯片U6119S在恒流输出模式中，芯片采用调频控制方式，同时集成了输入电压和负载电压的恒流补偿，利用集成的线损补偿功能，在DC大电流输出时可获得高性能的恒压输出表现。芯片采用高集成度的CMOS电路设计，具有输出短路、次级开路、过温、过压等保护功能。开关电源芯片U6119S采用多模式工作方式，即调幅控制和调频控制相结合，提高了系统的效率和可靠性。
5. 电源开关芯片工作原理
PN8015是一款集成PFM控制器和智能功率MOSFET芯片，主要用于外围元器件中的小功率非隔离开关电源，其输出电压可通过FB电阻调整，PN8015内置800V高压启动与自供电模块，实现系统快速启动、超低待机、自供电功能。PN8015具备过载保护、欠压保护、过温保护等功能。
6. 开关芯片工作原理
方板釆用的开关电源芯片为P1027p65，220V交流电压经过整流，pFc电路升压滤波变成350伏左右的直流电经过开关变压器②一①，由p1027p65芯片的⑤脚输入、35oⅤ电压经启动电阻R122、R127、R126降压输入芯片③脚，在内部电路控制下向芯片①脚外接电容C121充电当芯片①脚电压达到+8.5ⅴ左右时，变压器③一④绕组产生交流电经过D122整流c121，c122滤波送入芯片①脚，芯片内部电路产生脉宽调制信号并驱动Mos场效管工作，正常工作在开关变压器⑤一⑥一⑦脚产生交流电，经二极管整流，电容滤波送到各负载电路工作。当特殊情况造成负载电压升高或降低，稳压取样电路经R149，R121，R146取样送入AZ431稳压取出基准电压送入光电耦合器隔离取样放大输出控制开关电源芯片④脚，电流电压经④脚进入芯片电路控制内部MOs场效应管的占空比，使开关变器输出稳定的电压送到负载，
7. 常见开关电源芯片
脚的开关电源芯片IC很多，列举一些——
LM2574、LM2594、CS51031、CS51411、NCP1501、NCP1523、NCP1546、NCP1547、NCP1571、NCP1582、NCP1575、NCP1586、NCP1587、NCV8842、NCP1410、NCP1417、NCP1421、NCV5171、NCV5173、CS5171、MC34063、MC33063、NCV3064、TPS61045、TPS61042、TPS6734、TPS62100EL7516、ISL97516、ISL8009。
8脚的开关电源芯片IC很多，列举一些——LM2574、LM2594、CS51031、CS51411、NCP1501、NCP1523、NCP1546、NCP1547、NCP1571、NCP1582、NCP1575、NCP1586、NCP1587、NCV8842、NCP1410、NCP1417、NCP1421、NCV5171、NCV5173、CS5171、MC34063、MC33063、NCV3064、TPS61045、TPS61042、TPS6734、TPS62100EL7516、ISL9751
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