用5l0380r组成的开关电源的工作原理

第一篇：用5l0380r组成的开关电源的工作原理

用5L0380R组成的开关电源的工作原理

通达TDR—6000S数字机开关电源核心元件采用集成块5L0380R，该集成块外观像一只塑封中功率管，内部完成了振荡、输出等功能，整个开关电源电路简洁，功耗较低，性能优越。其工作原理是：220V交流电压经过电源开关和保险管进入由C101和L101组成的干扰抑制滤波器，再经桥式整流、滤波后得到+300V左右的直流电压。当电源接通瞬间，+300V电压经启动支路电阻R102、R103给IC101（5L0380R）③脚一个脉冲，其内部的开关管处于微导通状态，此时在5L0380R的②脚有电流通过，开关变压器的①—②绕组产生感应电动势，感应电动势耦合到正反馈绕组③—④，感应电压经整流、滤波后注入5L0380R的③脚，使开关管进入饱和导通状态，完成开关电源的启动过程。开关变压器次级各绕组经各自整流、滤波电路输出不同的直流电压，供给解码器主板。该电源输出电压的稳定是通过+3.3V电压经过R111、R110、R112、C104和IC103（TL431A）组成的比较放大电路控制光电耦合器IC102（PC817）来实现的。当+3.3V电压由于某种原因升高时，+3.3V电压经R111、R110分压后接在IC103（TL431A）基准端R，与IC103内部基准电压进行比较，通过改变输出端K电压来增大光电耦合器IC102中发光二极管的电流及发光强度，使光电耦合器导通，进而使5L0380R④脚内接的电压变换管导通，将内部开关管基极钳位至地，迫使电源停振，使输出电压下降。当+3.3V电压降低时，其稳压过程与上述过程相反，从而稳定了输出电压。故 障 检 修

1、开机烧保险

此类故障说明机内存在严重的短路，故障多发生于开关变压器之前，应重点检查C101、CD101是否漏电，D101—D104和IC101是否损坏。

2、无输出电压

先检查CD101两端有无+300V直流电压，如无则应检查NTC101是否断路，如正常则检查开关变压器①—②绕组是否断路，如未断路，应重点检查启动支路电阻R102、R103和正反馈电路中整流二极管D106、限流电阻R104是否损坏。

3、电源电压输出过高或过低此类故障一般是电压反馈网络元件发生了变化，应检查与IC102、IC103相连电路各元件有无损坏。有时开关电源的某组电源的元件或与这组电源相连的主板元件有短路故障，也会使各组输出电压下降，但此时可听到开关变压器因负载过重而发出的“吱吱”声，应注意两种故障现象的区别。对于后一种原因引起的故障，可通过逐一断开D107、D108、D109、D110、D111、D112的方法，观察输出电压及故障现象加以判断。

第二篇：开关电源工作频率的原理分析

开关电源工作频率的原理分析

一、开关电源的原理和发展趋势

第一节

高频开关电源电路原理

高频开关电源由以下几个部分组成：

图12-1

(一)主电路

从交流电网输入、直流输出的全过程，包括：

1、输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网。

2、整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。

3、逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。

4、输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

(二)控制电路

一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

(三)检测电路

除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。

(四)辅助电源

提供所有单一电路的不同要求电源。

第二节

开关控制稳压原理

图12-2 开关K以一定的时间间隔重复地接通和断开，在开关K接通时，输入电源E通过开关K和滤波电路提供给负载RL，在整个开关接通期间，电源E向负载提供能量；当开关K断开时，输入电源E便中断了能量的提供。可见，输入电源向负载提供能量是断续的，为使负载能得到连续的能量提供，开关稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部份能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。图中，由电感L、电容C2和二极管D组成的电路，就具有这种功能。电感L用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L中的能量通过二极管D释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。在AB间的电压平均值EAB可用下式表示：

EAB=TON/T*E

式中TON为开关每次接通的时间，T为开关通断的工作周期（即开关接通时间TON和关断时间TOFF之和）。

由式可知，改变开关接通时间和工作周期的比例，AB间电压的平均值也随之改变，因此，随着负载及输入电源电压的变化自动调整TON和T的比例便能使输出电压V0维持不变。改变接通时间TON和工作周期比例亦即改变脉冲的占空比，这种方法称为“时间比率控制”（Time Ratio Control,缩写为TRC）。

按TRC控制原理，有三种方式：

(一)、脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,缩写为PWM）

开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。

(二)、脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM）

导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

(三)混合调制

导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合。

第三节开关电源的发展和趋势

1955年美国罗耶（GH.Roger）发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen）发明了自激式推挽双变压器，１９６４年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了１９６９年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了２５千赫的开关电源。

目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的１００kHz、用ＭＯＳ－ＦＥＴ制成的５００kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。

二、开关电源与电流检测电路

1、功率开关电路的电路拓扑分为电流模式控制和电压模式控制。电流模式控制具有动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小、易于均流等优点，因而取得越来越广泛的应用。而在电流模式的控制电路中，需要准确、高效地测量电流值，故电流检测电路的实现就成为一个重要的问题。

本节介绍了电流检测电路的实现方法，并探讨在电流检测中常遇见的电流互感器饱和、副边电流下垂的问题，最后用实验结果分析了升压电路中电流检测方法。

2、电流检测电路的实现

在电流环的控制电路中，电流放大器通常选择较大的增益，其好处是可以选择一个较小的电阻来获得足够的检测电压，而检测电阻小损耗也小。

电流检测电路的实现方法主要有两类：电阻检测（resistivesensing）和电流互感器（currentsensetransformer）检测。

电阻检测有两种，如图12-

3、图12-4所示。

图12-3

图12-4

当使用图1直接检测开关管的电流时还必须在检测电阻RS旁并联一个小RC滤波电路，如图12-5所示。因为当开关管断开时集电极电容放电，在电流检测电阻上产生瞬态电流尖峰，此尖峰的脉宽和幅值常足以使电流放大器锁定，从而使PWM电路出错。

但是在实际电路设计时，特别在设计大功率、大电流电路时采用电阻检测的方法并不理想，因为检测电阻损耗大，达数瓦，甚至十几瓦；而且很难找到几百毫欧或几十毫欧那么小的电阻。

实际上在大功率电路中实用的是电流互感器检测，如图4所示。电流互感器检测在保持良好波形的同时还具有较宽的带宽，电流互感器还提供了电气隔离，并且检测电流小损耗也小，检测电阻可选用稍大的值，如一二十欧的电阻。电流互感器将整个瞬态电流，包括直流分量耦合到副边的检测电阻上进行测量，但同时也要求电流脉冲每次过零时磁芯能正常复位，尤其在平均电流模式控制中，电流互感器检测更加适用，因为平均电流模式控制中被检测的脉冲电流在每个开关周期中都回零。

图12-5

为了使电流互感器完全地磁复位，就需要给磁芯提供大小相等方向相反的伏秒积。在多数控制电路拓扑中，电流过零时占空比接近100％，所以电流过零时磁复位时间在开关周期中只占很小的比例。要在很短的时间内复位磁芯，常需在电流互感器上加一个很大的反向偏压，所以在设计电流互感器电路时应使用高耐压的二极管耦合在电流互感器副边和检测电阻之间。

3、防止电流检测电路饱和的方法

如果电流互感器的磁芯不能复位，将导致磁芯饱和。电流互感器饱和是一个很严重的问题，首先是不能正确测量电流值，从而不能进行有效的电流控制；其次使电流误差放大器总是“认为”电流值小于设定值，这将使电流误差放大器过补偿，导致电流波形失真。

电流互感器检测最适合应用在对称的电路，如推挽电路、全桥电路中。对于单端电路，特别是升压电路，会产生一些我们必须关注的问题。对于升压电路，电感电流就是输入电流，那么在电流连续工作方式时，不管充电还是放电，电感电流总是大于零，即在直流值上叠加一个充放电的波形。因此电流互感器不能用于直接测量升压电路的输入电流，因为电感电流不能回零而使直流值“丢失”了；并且电流互感器因不能磁复位而饱和，从而失去过流保护功能，输出产生过压等。在降压电路中也存在同样的问题，电流互感器不能用于直接测量输出电流。

图12-6 解决这个问题的方法是用两个电流互感器分别测量开关电流和二极管电流，如图12-6所示实际的电感电流是这两个电流的合成，这样每个电流互感器就有足够的时间来复位了。但要注意这两个电流互感器的匝比应一样，以保持检测电阻RS上的电流对称。

功率因数校正电路一般采用升压电路，用双互感器检测，但在线电流过零时，电流互感器也特别容易饱和。因为此时的占空比约为100％，从而容易造成磁芯没有足够的时间复位。为此可以在外电路中采取一些措施来防止电流互感器饱和。如采用电流放大器输出箝位来限制其输出电压，并进一步限制占空比小于100％，电路如图12-7所示。设定箝位电压的过程很简单，在刚起动时电流放大器箝位在一个相对较低的值（大约4V），系统开始工作，但过零误差很大；一旦系统正常工作后，箝位电压将升高，电流互感器接近饱和，箝位电压最多升到6.5V（低电压大负载时）并且电流的THD在可接受的范围内（<10％），以限制最大占空比。设定的箝位电压不能太低，否则将使电流过零畸变大。

如果需要更好的特性或需要运行在宽范围，可以用图12-8的电路，这个电路将根据线电压反向调节箝位电压。

图12-7

图12-8

每个电流脉冲都使磁芯复位以克服磁芯饱和的方法，除了改进外电路还可以改进电流检测电路。一般利用电流检测电路自复位，即利用磁芯中存储的能量和电流互感器的开路阻抗在短时间内产生足够的伏秒积来复位。但当占空比大于50％，特别是接近100％时，可能没有足够的时间来使磁芯复位，这时除电流放大器输出箝位外，还可以采用强制复位电路。

图12-9 强制磁芯复位的电路很多，如使用附加线圈或中心抽头的线圈，但最简单的方法是采用图12-

9、图12-10所示电路来强制磁芯复位。脉冲电流来时强制复位电路和自复位电路的工作没有差别，当复位时从VCC通过Rr来的电流加入磁芯复位电流，寄生电容快速充电，副边电压反向，伏秒积增加，磁芯复位速度加快。如果需要得到负的检测电压而又不想用负电压强制复位时则用图12-10所示电路。

对于电流检测电路磁芯复位还要考虑的一个因素是副边线圈的漏电感和分布电容。为了减小损耗，一般选择匝比较大的电流互感器，但匝比大，副边线圈的漏电感和分布电容大。漏电感影响电流上升和下降的时间，分布电容则影响电流互感器的带宽。并且在磁芯复位时，副边电感和分布电容谐振，如果分布电容大，则谐振频率低，周期长，那么在占空比大、磁芯复位时间短时，副边线圈就没有足够的时间来释放能量使磁芯复位了。所以应尽量不选择匝比太大的电流互感器。

图12-10

电流互感器的下垂效应

电流互感器副边的脉冲电流要减去电流互感器绕组上的脉冲电压在副边产生的一个从零开始随时间线性增长的磁化电流，才等于检测电阻上的电流，该磁化电流的大小为：

Idroop=nUs / Ls·△t（1）

式中：US——副边电压

LS——副边电感

n——Ns/Np

Δt——电流波脉宽

刚开始时副边电流是原边电流的n倍，但随时间增加，磁化电流加大，副边电流下降得很厉害，这就是电流互感器的下垂效应。所以为了得到较大的副边检测电压不应完全靠增加检测电阻Rs的值来实现，也要靠减小副边下垂效应来增加副边的脉冲电流，同时Rs的值大也将使磁芯复位困难。

如式（1）所示，副边电感值越大，下垂效应越小；匝比越小，下垂效应也越小，但最好不要靠减少副边的匝数来减小匝比，因为这将使副边的电感减小了，应在空间允许的情况下增加原边匝数来减小匝比。

5、实验结果

在功率因数校正电路中，使用如图12-6所示的检测电路，并采用如上所述防磁芯饱和及减小下垂效应的措施，在电流互感器的变比为1∶50，副边电感为30mH,取副边电压为2V,电流波脉宽为5μs时,得：

相对于十多安培的检测电流，该电流下降效应并不明显。

6、结语

电流检测在电流控制中起着重要的作用，电流检测分为电阻检测和电流互感器检测。为了减少损耗，常采用电流互感器检测。在电流互感器检测电路的设计中，要充分考虑电路拓扑对检测效果的影响，综合考虑电流互感器的饱和问题和副边电流的下垂效应，以选择合适的磁芯复位电路、匝比和检测电阻。

第三篇：计算机组成原理

《计算机组成原理》实验任务

计

识。算机原理是计算机科学与技术及相关专业的一门专业基础课，是一门重点科，在计算机硬件的各个领域中运会用到计算计原理的有关知

本实验课程的教学目的和要求是使学生通过实验手段掌握计算机硬件的组成与设计、制造﹑调试﹑制造﹑维护等多方面的技能同时训练动手的能力，也使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练.

第四篇：制冷系统的组成及工作原理

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制冷系统的组成及工作原理

冷藏箱制冷系统的组成及工作.原理

制冷系统主要由压缩机、冷凝器、贮液罐、过滤器、热力膨胀阀、蒸发器等组成工作过程和家用电冰箱基本相同。不同的是在冷凝器与过滤器之间增加了一个贮液罐和过滤器后面的热力膨胀阀。冷藏箱的制冷量大，使用制冷剂较多，为了方便修理和长时间停机时制冷荆不易泄漏，在冷凝器后面安装一贮液堪，雄的两端都安有截止阀。当系统出现故障需维修或长期停机时，可把制冷剂全部贮存于堪中。热力膨胀阀和电冰箱毛细管起着相同的作用。膨胀阀的结构比较复杂，制造麻烦，但便于控制调整和检修，对制冷剂的质量要求也不像毛细管那样严格。

二、冷藏柜制冷系统的组成及工作原理

冷藏柜的制冷系统主要由压缩机、冷凝器、电磁阀、干燥过滤器、热力膨胀阀.、蒸 发器等组成。其制冷工作过程与冷藏箱基本相同，不同的是冷凝器的后面没有加贮液姚，而加了一个电磁阀。两者冷凝器的冷却方式不同.冷藏担多采用水冷式冷凝器(有些机 组也不同)，是利用冷却水在冷凝器中把热量带走，使制冷荆气体冷凝成液体.为了避免 开机时制冷剂液体冲击压缩机，发生液击故障，在冷凝器和过滤器之间加一电磁阀，它 是和压缩机同步工作的。压缩机工作时，电磁阀把供液管道打开;压缩机停止工作时，电 磁阀关闭供液管道，防止大量制冷剂液体进入蒸发器。

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第五篇：汽车的组成及其工作原理

汽车的组成及其工作原理

供油系统、供电系统、传动系统、制动系统。

通俗点说：1．发动机 发动机是汽车的动力装置。其作用是使燃料燃烧产生动力，然后通过底盘的传动系驱动车轮使汽车行驶。发动机主要有汽油机和柴油机两种。汽油发动机由曲柄连杆机构、配气机构和燃料供给系、冷却系、润滑系、点火系、起动系组成。柴油发动机的点火方式为压燃式，所以无点火系。

2．底盘 底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动,保证正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。

3．车身 车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。轿车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。

4．电气设备 电气设备由电源和用电设备两大部分组成。电源包括蓄电池和发电机。用电设备包括发动机的起动系、汽油机的点火系和其它用电装置。汽车结构包括汽车车身、发动机、底盘、和电气与电控，其中发动机被称为汽车的心脏~~~汽车发动机主要分两大机构和五大系统分别是,曲柄连杆机构和配气机构,五大系统主要包括润滑系，冷却系，点火系,燃油供给系和启动系,底盘主要包括传动系,行使系,转向系和制动系.汽车的电器设备主要由蓄电池,发电机,调节器,启动机,点火系,仪表,照明装置,音响设备,刮水器等组成,其中蓄电池和发电机为电源设备,其他为用电设备.电子控制系统主要包括;电控燃油喷射系统,电控点火系,怠速控制系统,排放控制系统,进气控制系统,增压控制系统,巡航控制系统,自诊断与报警系统,失效保护系统,应急备用系统,除上述控制系统外,应用在发动机上的电控系统还有冷却风扇控制,配气正时控制,发电机控制等

发动机工作原理：将燃料燃烧产生的热能转变为机械能，从而产生动力；

传动系统工作原理（变速器）：切断或传递动力并实现不同扭矩的机构（传递发动机产生的动力至车轮）；

转向系统工作原理：通过各零部件实现汽车方向控制；

制动系统工作原理（刹车系统）：通过刹车踏板、刹车总泵、刹车油、刹车碟、ABS泵等机构实现汽车的制动，用于刹车、停车功能。

冷却系统工作原理：通过冷却液在发动机周边的循环流动来带走发动机的热量，为发动机散热是冷却系统的主要作用。

还有很多系统（你所说的部分）没有列出。如点火系统、液压系统、制冷系统、稳定系统、燃油供给系统、安全辅助系统等等。