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教你如何快速有效的攻破单管开关电源的核心要点

2020-06-03 09:20 来源:互联网 编辑:Emma

本文为了给大家能更清晰的破解单管开关电源,我们采用原理图和理论相结合的方式,给各位工程师带来不一样的学习方式。本文将会和各位工程师分享单管开关电源的的核心要点:实例制作和设计要点。

一、单管开关电源简述

单管开关电源由于构成元件简单,成本低廉,在很多小家电中得到广泛的应用,如LED灯、充电器、遥控器、门铃等。

下面就是这种单管开关电源的电路。

教你如何快速有效的攻破单管开关电源的核心要点

图1. 单管开关电源电路图

二、单管开关电源的元件组成和电路原理

1、主要元件

a. 开关管。

教你如何快速有效的攻破单管开关电源的核心要点

图2 MJE13005

开关管可以使用双极型晶体管和场效应管,本电路使用的是双极型晶体管,型号为MJE13005,该型号的三极管属于高反压高速开关三极管,主要用于大功率节能灯、开关电源、功率变换器等,其具有耐高压、开关速度快、安全工作区宽等优点。其主要参数如下:

集电极-基极最高反向耐压达到700V

集电极-发射机最高反向耐压达到400V

集电极最大允许电流达到5A

集电极最大耗散功率达到75W

MJE系列从13001到13009,在实际产品中,可以根据实际要求选择合适参数的型号。

b. 开关电源变压器。

开关电源变压器的作用是为负载电路提供能量,同时为前后级电路提供隔离。开关电源变压器有EE、EC型,本电路采用EE型。

开关电源变压器有初级绕组和次级绕组,本电路中的变压器初级绕组包含储能绕组和正反馈绕组,匝数比为210:9;次级绕组中心抽头,匝数比为13:13,这个匝数比可以根据具体需要进行调整。

2、电路原理

a. 整流滤波电路。200V交流电经过整流桥B1(可采用1N4007 x 4组成)和电容器C1整流滤波后输出300V直流电压,进入单管自激振荡电路。

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图3 整流滤波电路

b. 开关自激振荡电路。300V直流电压一路经过变压器T1的初级绕组加到开关管的集电极,另一路通过R4给开关管提供基极电压。由于正反馈绕组感应的电压经过R5、C3加到开关管的基极,开关管很快进入饱和导通状态。由于开关管导通,则正反馈停止,开关管进入放大状态,集电极电流减小,从而在正反馈绕组上产生反向电流加到开关管的基极,使开关管进入截止状态。一旦开关管截止,则初级绕组无电流,正反馈绕组无电压,这时开关管又进入初始状态,即由电源为其提供电压,从而再次进入导通状态。如此这般循环不止。

教你如何快速有效的攻破单管开关电源的核心要点

图4 自激振荡电路

c. 保护电路。保护电路由C3、R5、D1组成。主要作用是减缓初级绕组上的电压变化速率,使开关管工作在安全区域内。当开关管由饱和转为截止,初级绕组上的电压变为反向,此时D1导通,对电容器C5充电,从而使开关管集电极电压缓慢上升,达到保护开关管的目的。当开关管再次导通时,C5上电荷又经过R5释放掉,从而保证保护电路周而复始的有效。

教你如何快速有效的攻破单管开关电源的核心要点

图5 保护电路

d. 次级整流输出电路。开关管导通,初级绕组上正下负,次级绕组中D3导通;当开关管截止,初级绕组极性变为上负下正,次级绕组中D2导通,从而完成能量的转换。

教你如何快速有效的攻破单管开关电源的核心要点

图6 次级整流输出电路

e. 稳压电路。本电路中D6为稳压管,为负载提供稳定的电压,如果要求更高的稳压性能,可以换用三端稳压器。

3、总结

单管开关电源电路简单,方便制作和维修,但是也存在性能不稳定,缺少安全设计。下一篇文章中我们介绍单管开关电源的改进方法,使单管开关电源工作更可靠。

下面是图1电路的仿真结果。

教你如何快速有效的攻破单管开关电源的核心要点

图7 单管开关电源的仿真图

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