本帖试图从较为细致的角度全面讲解开关电源的原理与维修,叫“精讲精修”有点为过,不过对开关电源原理的理解能达到本帖的程度,那修个一般的电源并不是什么难事。之所以“试图”,实乃投右问路,看下大家的反应,如果不喜欢,那就喀嚓,当我什么也没说过。
言归正传,众所周知:开关电源是把一个直流电压通过电子开关逆变,产生各种需要的电压,比如我们这行接触最多的液晶电源,本本适配器,ATX 电源等等。如何从 AC220V 产生 300VDC 就不用说了,直接从逆变过程开始,先看个示意图:
图中 K 为一个电子开关,就是我们所说的开关管,当然它处于高速开关状态:
1.当 K 导通时,300V 经 L1,K 到热地构成回路是,这是一个储能过程,即来自 300V 的电能以磁能的方式被储存在 L1 中。这时 L1 感应电压的极性为上正下负,而 L2 感应电压极性为上负下正,显然整流管 D是截止的。负载 RF 所需电能由滤波电容 C 在上一过程中所储存的能量提供。
2.当 K 截止时,L1 感应电压极性为上负下正,其所储存磁能被互感耦合到 L2,在 L2 中转换为一个上正下负的电压,完成电--磁--电的转换。这时 D 导通,其输出的能量一方面供给 RF,另一方面向 C 充电补充能量……值得提出的是:在这种单端激励的电源中,能量的输出只有也只能在开关管截止过程中进行,如果在开关管导通储能过程中输出太大能量(小额输出是可以的),那么电源的工作将无法继续。整流管 D这在里的作用叫隔离更为贴切,同样,滤波电容 C 更应理解为储能不滑。前边说的这种单端反激电源,很明显存在两个问题:
1.不能输出交流,因为储能期间是不能输出能量的;
2.负载电流不可能很大,因为有半个周期是靠电容放电来供电的,再说能量输出也只有半个周期。那么很容易得出结论:这种电源不能用在需要交流输出的场合,比如电子变压器,镇流器;也不能用在需要大电流输出的场合,比如 ATX 电源,动辄几十 A 的电流这种电源是无能为力的。我们来看另一种传说中的半桥式电源:
本电源中用了两个开关管 Q1,Q2,它相当于前边提到的开关,且他们总是轮流导通的。DC300V 经C1,C2 串联滤波,静态条件下两个电容各得一个约150V 的电压。这里为什么要用两个电容而不用一个呢?呵呵,别急,一会就明白了。现在我们来看下本电路的工作过程:
1.Q1 导通 Q2 截止,这时 C1 放电向 C3 充电,路径为:C1 上正--Q1 ce--L1(从下到上)--C3 充电(左负右正)--C1 下负。
2.Q1 截止 Q2 导通,这时 C2 放电向 C3 反向充电,路径为:C2 上正--C3 反向充电(左正右负)--L1(从上到下)Q2 ce--C2 下负。
整个过程可以看出,只要我们设法让 Q1,Q2 维持交替导通,则 L1 就不断有交流通过。首先,让L2 输出交流供给负载是没问题了,其次,虽然我们在这里接了个二极管 D 整流,RF 实际上仍然只用了半个周期,但能量输出已经不是半个周期而是整个周期了,如果开关频率足够高,且滤波电容 C4 的容量足够大,要输出大电流是没问题的。
现在明白 ATX 电源为什么要用两个滤波电容,两个开关管了吧?当然,小功率和山寨得离谱的电源例外。
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