Inhoudsopgave
1. Samenstelling van het circuit van een schakelende voeding
Het hoofdcircuit van de schakelende voeding bestaat uit een ingangselektromagnetisch interferentiefilter (EMI), een gelijkrichterfiltercircuit, een vermogensomzettingscircuit, een PWM-regelcircuit en een uitgangsgelijkrichterfiltercircuit. Hulpschakelingen omvatten een ingangsoverspanningsbeveiligingsschakeling, een uitgangsoverspanningsbeveiligingsschakeling, een uitgangsoverstroombeveiligingsschakeling, een uitgangskortsluitingsbeveiligingsschakeling, enz.
Het blokschema van de schakelende voeding ziet er als volgt uit:
2. Principes en gemeenschappelijke schakelingen van ingangscircuits
2.1 Principe van het filtercircuit van de wisselstroomingangsgelijkrichter:
①. Bliksembeveiligingscircuit: Wanneer er een blikseminslag is en er hoogspanning wordt opgewekt die via het elektriciteitsnet in de voeding wordt gebracht, biedt het circuit bestaande uit MOV1, MOV2, MOV3: F1, F2, F3 en FDG1 bescherming. Wanneer de spanning die aan beide uiteinden van de varistor wordt toegepast, hoger is dan zijn werkspanning, neemt zijn weerstand af, waardoor er hoogspanningsenergie wordt verbruikt op de varistor. Als de stroom te groot is, zullen F1, F2 en F3 het beveiligingscircuit doorbranden.
②. Ingangsfiltercircuit: Het dubbele π-filtratienetwerk bestaande uit C1, L1, C2 en C3 onderdrukt voornamelijk de elektromagnetische ruis en stoorsignalen van de ingangsvoeding om interferentie met de voeding te voorkomen, en voorkomt ook hoogfrequente ruis die door de voeding zelf wordt gegenereerd. Golfstoring op het elektriciteitsnet. Wanneer de voeding wordt ingeschakeld, moet C5 worden opgeladen. Vanwege de grote momentane stroom kan het toevoegen van RT1 (thermistor) piekstromen effectief voorkomen. Omdat alle momentane energie wordt verbruikt door de weerstand RT1, neemt de weerstand van RT1 af nadat de temperatuur na een bepaalde tijd is gestegen (RT1 is een component met een negatieve temperatuurcoëfficiënt). Op dat moment is de energie die wordt verbruikt erg klein en kan het volgende circuit normaal werken.
③. Gelijkrichter en filtercircuit: Nadat de wisselspanning is gelijkgericht door BRG1, wordt deze gefilterd door C5 om een relatief zuivere gelijkspanning te verkrijgen. Als de capaciteit van C5 kleiner wordt, zal de AC-uitgangsrimpel toenemen.
2.2 Principe van de DC ingangsfilterschakeling:
①. Ingangsfiltercircuit: Het dubbele π-filtratienetwerk bestaande uit C1, L1 en C2 onderdrukt voornamelijk de elektromagnetische ruis en stoorsignalen van de ingangsvoeding om interferentie met de voeding te voorkomen. Het voorkomt ook dat hoogfrequente rommel die door de voeding zelf wordt gegenereerd de voeding beïnvloedt. Netinterferentie. C3 en C4 zijn veiligheidscondensatoren en L2 en L3 zijn differentiële spoelen.
②, R1, R2, R3, Z1, C6, Q1, Z2, R4, R5, Q2, RT1 en C7 vormen een anti-overspanningscircuit. Op het moment van opstarten is Q2 niet geleidend door de aanwezigheid van C6 en vormt de stroom een lus door RT1. Q2 wordt ingeschakeld als de spanning op C6 zich oplaadt tot de gereguleerde waarde van Z1. Als C8 lekt of het stroomafwaartse circuit is kortgesloten, neemt de spanningsval die wordt gegenereerd door de stroom op RT1 toe op het moment van opstarten. Q1 wordt ingeschakeld en Q2 geleidt niet zonder poortspanning. RT1 zal in korte tijd doorbranden. Bescherm het stroomafwaartse circuit.
3. Stroomomzettingscircuit
3.1 Werkingsprincipe van MOS-buis:
De meest gebruikte geïsoleerde poorteffectbuis op dit moment is MOSFET (MOS-buis), die het elektroakoestische effect van het halfgeleideroppervlak gebruikt om te werken. Ook wel oppervlakte-veldeffectapparaat genoemd. Omdat de gate niet-geleidend is, kan de ingangsweerstand sterk worden verhoogd, tot 105 ohm. De MOS-buis gebruikt de gate-bronspanning om de hoeveelheid lading te veranderen die op het halfgeleideroppervlak wordt geïnduceerd, waardoor de drainstroom wordt geregeld.
3.2. Algemene schematische diagrammen:
3.3. Werkingsprincipe:
R4, C3, R5, R6, C4, D1 en D2 vormen een buffer en zijn parallel geschakeld met de MOS-schakelaarbuis om de spanningsbelasting van de schakelaarbuis te verminderen, EMI te verminderen en secundaire uitval te voorkomen. Wanneer schakelaar Q1 wordt uitgeschakeld, is de primaire spoel van de transformator geneigd piekspanningen en piekstromen te genereren. De combinatie van deze componenten kan de piekspanningen en -stromen goed absorberen. Het stroompieksignaal dat wordt gemeten aan R3 neemt deel aan de duty cycle-regeling van de stroomwerkcyclus en is daarom de stroomlimiet van de stroomwerkcyclus. Wanneer de spanning op R5 1V bereikt, stopt UC3842 met werken en wordt schakelaar Q1 onmiddellijk uitgeschakeld. De junctiecapaciteiten CGS en CGD in R1 en Q1 vormen samen een RC-netwerk. Het opladen en ontladen van de condensator heeft een directe invloed op de schakelsnelheid van de schakelbuis. Als R1 te klein is, zal het gemakkelijk oscillatie veroorzaken en zal de elektromagnetische interferentie groot zijn; als R1 te groot is, zal het de schakelsnelheid van de schakelbuis verminderen. Z1 begrenst meestal de GS-spanning van de MOS-buis onder 18V, waardoor de MOS-buis wordt beschermd. De gate-geregelde spanning van Q1 is een zaagvormige golf. Wanneer de duty cycle groter is, is de geleidingstijd van Q1 langer en is de in de transformator opgeslagen energie groter; wanneer Q1 wordt uitgeschakeld, geeft de transformator via D1, D2, R5, R4 en C3 energie vrij en wordt tegelijkertijd het magnetisch veld gereset, waardoor de transformator wordt voorbereid op de volgende opslag en overdracht van energie. Het IC past de duty cycle van de pinzaagvormige golf constant aan op basis van de uitgangsspanning en -stroom, waardoor de uitgangsstroom en -spanning van de hele machine worden gestabiliseerd. C4 en R6 zijn piekspanningsabsorptiekringen.
3.4 Push-pull stroomconversiecircuit:
Q1 en Q2 worden om de beurt ingeschakeld.
3.5 Stroomomzettingscircuit met aandrijftransformator:
T2 is de aandrijftransformator, T1 is de schakeltransformator en TR1 is de stroomlus.
4. Uitgangsgelijkrichter filtercircuit:
4.1 Circuit van voorwaartse gelijkrichter:
T1 is een schakeltransformator met de primaire en secundaire polen in dezelfde fase. D1 is een gelijkrichtdiode, D2 is een vrijloopdiode en R1, C1, R2 en C2 zijn piek-afschakelcircuits. L1 is een vrijloopspoel, en C4, L2 en C5 vormen een
π-type filter.
4.2 Flyback gelijkrichterschakeling:
T1 is een schakeltransformator met de primaire en secundaire polen in tegengestelde fasen. D1 is de gelijkrichtdiode, R1 en C1 zijn piek-afschakelcircuits. L1 is een vrijloopspoel, R2 is een dummybelasting en C4, L2 en C5 vormen samen een inductor.
π-type filter.
4.3 Synchrone gelijkrichterschakeling:
Werkingsprincipe: Wanneer de bovenkant van de secundaire van de transformator positief is, gaat de stroom door C2, R5, R6 en R7 om Q2 te geleiden, en de schakeling vormt een lus en Q2 is een gelijkrichter. De poort van Q1 wordt afgesloten omdat deze omgekeerd is ingesteld. Wanneer de onderkant van de secundaire van de transformator positief is, gaat de stroom door C3, R4 en R2 om Q1 te geleiden en Q1 is een vrijloopbuis. De gate van Q2 wordt afgesloten omdat deze reverse biased is. L2 is een vrijloopspoel en C6, L1 en C7 vormen een vrijloopspoel.
π-type filter. R1, C1, R9 en C4 zijn piek-clipping schakelingen.
5. Principe van de spanningsstabilisatielus
5.1 Schematisch diagram van het terugkoppelingscircuit:
5.2 Werkingsprincipe:
Wanneer de uitgang U0 stijgt, nadat deze is gedeeld door de bemonsteringsweerstanden R7, R8, R10 en VR1, stijgt de spanning op de pen U1③. Wanneer deze de referentiespanning op pin U1② overschrijdt, geeft pin U1① een hoog niveau uit, waardoor Q1 gaat geleiden en de optocoupler OT1 licht uitstraalt. De diode zendt licht uit, de fototransistor wordt ingeschakeld en het potentiaal van pin UC3842 ① wordt overeenkomstig laag, waardoor de duty cycle van pin U1 ⑥ wordt gewijzigd en U0 wordt verlaagd. Als de uitgang U0 afneemt, neemt de spanning op pin U1 ③ af. Als deze lager is dan de referentiespanning op pin U1②, geeft pin U1① een laag niveau uit, geleidt Q1 niet, straalt de optocoupler OT1-lichtdiode geen licht uit, geleidt de fototransistor niet en stijgt het potentiaal op pin UC3842①. Hoog, waardoor de duty cycle van de uitgangsspanning van U1⑥ hoger wordt en die van U0 lager. Herhaaldelijk blijft de uitgangsspanning stabiel. Door VR1 aan te passen kan de waarde van de uitgangsspanning veranderen.
De feedbacklus is een belangrijk circuit dat de stabiliteit van de schakelende voeding beïnvloedt. Als de terugkoppelweerstandscondensator bijvoorbeeld fouten, lekkage of zwakke soldering heeft, zal deze zelfontsteking oscillatie produceren. De foutverschijnselen omvatten: abnormale golfvorm, oscillatie bij lege en volle belasting, onstabiele uitgangsspanning, enz.
6. Kortsluitbeveiligingscircuit
1. Bij kortsluiting op de uitgangsaansluiting kan het PWM-regelcircuit de uitgangsstroom binnen een veilig bereik beperken. Er kunnen verschillende methoden worden gebruikt om het stroombegrenzingscircuit te implementeren. Wanneer de stroombegrenzing niet werkt tijdens een kortsluiting, kan alleen een ander circuit worden toegevoegd.
2. Er zijn meestal twee soorten kortsluitbeveiligingscircuits. De onderstaande figuur toont een laagvermogen kortsluitbeveiligingscircuit. Het principe wordt kort als volgt beschreven:
Wanneer het uitgangscircuit kortgesloten wordt, verdwijnt de uitgangsspanning, de optocoupler OT1 geleidt niet, de spanning op pin UC3842 ① stijgt tot ongeveer 5V, de verdeelde spanning van R1 en R2 overschrijdt de TL431 referentie, waardoor deze gaat geleiden, de VCC potentiaal van pin UC3842 ⑦ wordt naar beneden getrokken, en het IC stopt met werken. Nadat UC3842 stopt met werken, verdwijnt het potentiaal van pin ①, TL431 geleidt niet, het potentiaal van pin UC3842 ⑦ stijgt, UC3842 start opnieuw en de cyclus begint opnieuw. Wanneer de kortsluiting verdwijnt, kan het circuit automatisch terugkeren naar de normale werkconditie.
3. De onderstaande figuur is een middenvermogen kortsluitbeveiligingscircuit. Het principe wordt kort als volgt beschreven:
Als de uitgang wordt kortgesloten en de spanning van pen ① van UC3842 stijgt, en de potentiaal van pen ③ van U1 hoger is dan die van pen ②, schakelt de comparator pen ① om en geeft een hoge potentiaal af om C1 op te laden. Wanneer de spanning aan beide uiteinden van C1 hoger is dan de referentiespanning van pen ⑤, geeft pen U1 ⑦ een laag potentiaal af en pen ① van UC3842 onder 1V, stopt UCC3842 met werken, is de uitgangsspanning 0V en begint de cyclus opnieuw. Wanneer de kortsluiting verdwijnt, werkt het circuit normaal. R2 en C1 zijn laad- en ontlaadtijdconstanten. Als de weerstandswaarde onjuist is, werkt de kortsluitbeveiliging niet.
4. De onderstaande figuur is een algemeen stroombegrenzend en kortsluitbeveiligingscircuit. Het werkingsprincipe wordt kort als volgt beschreven:
Als het uitgangscircuit wordt kortgesloten of overstroomt, neemt de primaire stroom van de transformator toe, neemt de spanningsval over R3 toe, neemt de spanning op pen ③ toe en neemt de duty cycle van pen ⑥ van UC3842 geleidelijk toe. Als de spanning op pen ③ hoger is dan 1V, schakelt UC3842 uit en heeft geen uitgang. .
5. De onderstaande figuur is een beveiligingscircuit dat een stroomtransformator gebruikt om de stroom te bemonsteren. Het heeft een laag stroomverbruik, maar hoge kosten en een ingewikkeld circuit. Het werkingsprincipe wordt kort als volgt beschreven:
Als het uitgangscircuit wordt kortgesloten of de stroom te groot is, zal de spanning die wordt geïnduceerd door de secundaire spoel van TR1 hoger zijn. Als de ③ pin van UC3842 hoger wordt dan 1 volt, zal UC3842 stoppen met werken en steeds opnieuw starten. Wanneer de kortsluiting of overbelasting verdwijnt, herstelt het circuit zich vanzelf.
7. Bescherming tegen stroombegrenzing van uitgangsklemmen
De bovenstaande afbeelding is een veelgebruikte beveiligingsschakeling voor uitgangsstroombegrenzing. Het werkingsprincipe wordt in het kort als volgt beschreven: wanneer de uitgangsstroom te groot is, stijgt de spanning aan beide uiteinden van RS (mangaan koperdraad) en is de spanning op pin U1③ hoger dan de referentiespanning op pin ②. U1① pin Uitgang hoge spanning, Q1 wordt ingeschakeld, het foto-elektrisch effect treedt op in de optocoupler, de spanning op pin 1 van UC3842 neemt af en de uitgangsspanning neemt af, waardoor het doel van de uitgangsoverbelastingsstroombegrenzing wordt bereikt.
8. Principe van het uitgangsoverspanningsbeveiligingscircuit
De functie van het overspanningsbeveiligingscircuit aan de uitgang is om de uitgangsspanning te beperken tot een veilige waarde wanneer de uitgangsspanning de ontwerpwaarde overschrijdt. Wanneer de interne spanningsstabilisatielus van de schakelende voeding faalt of de uitgangsoverspanning optreedt door onjuiste bediening door de gebruiker, beschermt het overspanningsbeveiligingscircuit de stroomafwaartse elektrische apparatuur tegen schade. De meest gebruikte overspanningsbeveiligingscircuits zijn de volgende:
1. SCR-triggerbeveiligingscircuit:
Zoals de bovenstaande figuur laat zien, breekt de spanningsregelaarbuis (Z3) af wanneer de uitgang van Uo1 stijgt en schakelt deze in, en de stuurklem van de siliciumgestuurde gelijkrichter (SCR1) krijgt de triggerspanning, zodat de thyristor wordt ingeschakeld. Wanneer de Uo2-spanning wordt kortgesloten naar massa, zal het overstroombeveiligingscircuit of het kortsluitbeveiligingscircuit in werking treden en de werking van het hele voedingscircuit stoppen. Wanneer het fenomeen van de uitgangsoverspanning wordt geëlimineerd, wordt de stuurspanning van de thyristor via R naar de aarde afgevoerd en keert de thyristor terug naar de uit-status.
2. Beveiligingscircuit voor foto-elektrische koppeling:
Zoals te zien is in de bovenstaande figuur, breekt de spanningsregelaarbuis af wanneer Uo een overspanningsfenomeen vertoont en geleidt, en vloeit er een stroom door de optocoupler (OT2) R6 naar de aarde. De lichtemitterende diode van de optocoupler straalt licht uit, waardoor de fototransistor van de optocoupler doorlaat. De basis van Q1 is elektrisch geleidend en de spanning van de ③ pen van 3842 wordt verlaagd, waardoor het IC wordt uitgeschakeld en de werking van de gehele voeding stopt. Uo is nul en de cyclus herhaalt zich.
3. Beveiligingscircuit voor begrenzing van de uitgangsspanning:
Het uitgangsspanningsbeveiligingscircuit ziet er als volgt uit. Wanneer de uitgangsspanning stijgt, wordt de spanningsregelaarbuis ingeschakeld en de optocoupler ingeschakeld. De basis van Q1 heeft een stuurspanning en het kanaal is aangesloten. De spanning van UC3842③ stijgt, de uitgang daalt en de spanningsregelaarbuis geleidt niet. UC3842③ Als de spanning afneemt, neemt de uitgangsspanning toe. Herhaaldelijk zal de uitgangsspanning zich stabiliseren binnen een bereik (afhankelijk van de spanningsregelwaarde van de spanningsregelbuis).
4. Uitgangsoverspanningsbeveiliging:
Het werkingsprincipe van Figuur A is dat wanneer de uitgangsspanning Uo toeneemt, de spanningsregelaarbuis wordt ingeschakeld, de optocoupler wordt ingeschakeld en de basis van Q2 elektrisch geleidend wordt. Door de geleiding van Q2 wordt de basisspanning van Q1 verlaagd en wordt deze ook ingeschakeld. De Vcc-spanning gaat door R1, Q1 en R2, waardoor Q2 altijd geleidend is en de ③ pin van UC3842 altijd op hoog niveau is en niet meer werkt. In figuur B, wanneer UO stijgt, neemt de spanning van U1 ③ pin toe, en ① pin geeft een hoog niveau uit. Door het bestaan van D1 en R1 geeft pin U1 ① altijd een hoog niveau uit. Q1 is altijd ingeschakeld. UC3842 ① pin is altijd laag en stopt met werken. . Positieve terugkoppeling?
9. Stroomfactorcorrectiecircuit (PFC)
1. Principeschema:
2. Werkingsprincipe:
De ingangsspanning gaat door het EMI-filter dat bestaat uit L1, L2, L3, enz. en de BRG1 gelijkricht één pad en stuurt het naar de PFC-inductor. Het andere pad wordt verdeeld door R1 en R2 en naar de PFC-regelaar gestuurd als een monster van de ingangsspanning om de duty van het regelsignaal aan te passen. Ratio, dat wil zeggen het veranderen van de aan- en uittijden van Q1 om de PFC-uitgangsspanning te stabiliseren. L4 is de PFC-spoel, die energie opslaat wanneer Q1 aan is en energie afgeeft wanneer Q1 uit is. D1 is de opstartdiode. D2 is de PFC-gelijkrichterdiode, C6 en C7 filteren. Eén kanaal van de PFC-spanning wordt naar het stroomafwaartse circuit gestuurd en het andere kanaal wordt gedeeld door R3 en R4 en vervolgens naar de PFC-regelaar gestuurd als een voorbeeld van de PFC-uitgangsspanning om de duty cycle van het stuursignaal aan te passen en de PFC-uitgangsspanning te stabiliseren.
10. Ingangsover- en onderspanningsbeveiliging
1. Schematisch diagram:
2. Werkingsprincipe:
De ingangsoverspannings- en onderspanningsbeveiligingsprincipes van schakelende voedingen met AC-ingang en DC-ingang zijn ongeveer hetzelfde. De bemonsteringsspanning van het beveiligingscircuit komt van de gefilterde ingangsspanning. De bemonsteringsspanning wordt verdeeld in twee kanalen. Eén kanaal wordt verdeeld door R1, R2, R3 en R4 en vervolgens ingevoerd op de vergelijkingspen 3. Als de bemonsteringsspanning hoger is dan de referentiespanning van pen 2, geeft de vergelijkingspen 1 een hoog niveau uit om de hoofdregelaar uit te schakelen, de voeding heeft geen uitgang. Het andere kanaal wordt verdeeld door R7, R8, R9 en R10 en vervolgens ingevoerd op pen 6 van de comparator. Als de bemonsteringsspanning lager is dan de referentiespanning van pin 5, geeft de comparator pin 7 een hoog niveau om de hoofdregelaar uit te schakelen en heeft de voeding geen uitgang.
