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硬件-开关电源-结构组成及元件作用

文章目录

    • 一:开关电源组成
      • 1.1 开关电源是什么?
      • 1.2 开关电源六个组成部分
    • 二:六个组成部分的作用
      • 2.1 EMC区域
      • 2.2 输入整流滤波区域
      • 2.3 控制区域
      • 2.4 变压器
      • 2.5 输出整流滤波区域
      • 2.6 反馈电路区域
      • 道友:勿以小恶弃人大美,勿以小怨忘人大恩。

一:开关电源组成

1.1 开关电源是什么?

  • 作用:开关电源(Switching Power Supply,简称SPS)是一种电力电源,它使用开关器件(如晶体管、MOSFET等)在高频率下进行快速切换,以产生所需的电压和电流。与传统的线性电源相比,开关电源具有更高的效率,因为它们将输入电源转换为高频脉冲,然后通过变压器和整流器转换为稳定的输出电压。
    在这里插入图片描述

1.2 开关电源六个组成部分

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对于不同的开关电源,组成各个区域的元件也差不多

  • 输入整流滤波区域:用于减少电磁干扰(EMI)和电源噪声。
  • 输出整流滤波区域:将高频交流(AC)转换为直流(DC),并进一步平滑输出电压。
  • EMC区域:位于开关电源输入的最前端,起到保护和净化的功能。
  • 控制区域:用于控制开关器件的开关时间,以维持稳定的输出电压。
  • 变压器:用于电压转换和电气隔离。
  • 反馈区域:将一部分输出电压反馈到控制器,以维持输出电压的稳定。

二:六个组成部分的作用

2.1 EMC区域

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EMC区域位于开关电源输入的最前端,起到保护和净化的功能。
从下往上,分别是保险丝、热敏电阻、压敏电阻、X电容、共模电感

  • 保险丝:当电路中出现大电流时会熔断,从而保护电路不会烧毁。
  • 压敏电阻:主要用于雷雨天气电路出现尖峰电压时,进行电压钳位,吸收多余的电流,以保护后级的器件。
  • NTC热敏电阻:又称负温度系数电阻,常温下电阻很大,所以在上电的一瞬间,可以起到很好的限流作用,当电源正常工作,电流流过使其发热,阻值就会降低。
  • X电容:接在输入线两端用来消除差模干扰,须在X电容的两端并联一个放电电阻,以防止触电。
  • 还有一个Y电容接在输入线和地线之间,与共模电感一起来消除共模干扰。
  • 共模电感:主要作用抑制高速信号线产生的电磁波产生的电磁波向外辐射。

2.2 输入整流滤波区域

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  • 整流桥:将交流电转换成直流电。
  • 电解电容:用来储能滤波。

2.3 控制区域

  • 控制区域控制着开关电源的振荡,以及后面反馈电路传送过来的信息进行处理
    在这里插入图片描述
  • 集成芯片:集成了开关管、逻辑电路、反馈电路等,有些大功率的开关电源,开关管是外接的。
  • 电容:储能滤波。
  • 电阻:分压分流。

2.4 变压器

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  • 作用:实现降压,同时也起到原副边隔离的作用。

2.5 输出整流滤波区域

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  • 经过变压器后再输出滤波区域,输出整流滤波区域主要包括二极管、电解电容。这里是利用了二极管的单向导通性,起到整流的作用。

2.6 反馈电路区域

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  • 电路包括:光耦、稳压管TL431
  • 光耦:让变压器原副边隔离的情况下,也能实现电信号的传递;TL431内部集成了精密稳压源,与输出电压进行比较,从而可以检测输出电压是否达到了预期值。
  • TL431:三端稳压管
  • TL431是一种三端可调分流基准源,它包含一个内部的2.5V基准电压源,并且可以通过外部电阻分压设置输出电压从2.5V到36V的任意值。TL431常用于电源电路中,作为稳压器或可调电压输出的参考源。它的典型动态阻抗非常低,大约为0.2Ω,这使得它在很多应用中可以替代稳压二极管。
  • TL431的三个引脚分别是阴极(Cathode)、阳极(Anode)和参考(Ref),通过阴极和阳极之间的电阻分压器设置所需的输出电压。它的应用非常广泛,包括数字电压表、运算放大器电路、可调电压电源、开关电源等。
  • TL431还具有低输出噪声和快速开启响应的特点,并且能够在全温度范围内保持稳定的性能。此外,TL431还具有保护电路,能够承受高达2000V的ESD电压。它的封装形式主要有TO-92、SOT-89、SOT-23等。
    推荐文章《硬件-经典的TL431三端稳压管》

以上,完

道友:勿以小恶弃人大美,勿以小怨忘人大恩。


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