电压控制型开关电源会对开关电流失控
开关、线性电源优缺点
线性电源优缺点线性电源优缺点优点优点 反应速度快，输出纹波较小；工作噪声低；缺点缺点 体积大，重量大，效率较低，发热量大；开关电源优缺点开关电源优缺点优点 体积小，重量轻，效率高，最高可达99%；缺点 输出波纹达，有尖峰脉冲干扰，故障时输出电压失控升高，容易烧毁设备。
线性电源和开关电源的主要区别 线性电源工作在工业频率 开关电源工作的频率很高一、线性电源的原理：一、线性电源的原理：线性电源主要包括工频变压器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。
线性电源是先将交流电经过变压器变压，再经过整流电路整流滤波得到未稳定的直流电压，流电压，要达到高精度的直流电压，要达到高精度的直流电压，必须经过电压反馈调整输出电压，必须经过电压反馈调整输出电压，这种电源这种电源技术很成熟，技术很成熟，可以达到很高的稳定度，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器，但是它的缺点是需要庞大而笨重的变压器，所需的滤波电容的体积和所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且电压反馈电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，致使调整管的功耗太大，转换效率低，转换效率低，还要安装很大的还要安装很大的散热片。
这种电源不适合计算机等设备的需要，将逐步被开关电源所取代。
二、开关电源的原理：二、开关电源的原理：开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、逆变器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
它们的功能是：1、输入电网滤波器：消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。
2、输入整流滤波器：将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。
3、逆变器：是开关电源的关键部分。
它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。
常用的六种开关电源输入保护电路
常用的六种开关电源输入保护电路
开关电源是开关稳压线性电源的简称，以前的电源产品是采用线性电源，这是一种晶体管线性稳压电源，由于效率低下等原因已逐渐被开关电源取代。
开关电源，顾名思义就是通过控制开关管的导通时间以及关断时间来维持输出电压的稳定的电源，已逐渐向小型化、效率化、模块化、高可靠性等方向发展。
对于开关电源，输入保护电路很重要，开关输入保护电路具有过流保护、过压保护以及浪涌抑制等功能，对于电网的电压冲击以及EMC等具有至关重要的作用。
下面列举6种开关电源输入保护电路
一、保险丝形式
保险丝有普通型的也有快速型的，具有熔点低、熔断速度快特点，但是在熔断时候会产生火花、冒烟，甚至有玻璃管的会爆裂，因此安全性较差。
仅有保险丝的输入保护电路，只有过流保护作用，一般选择保险丝时候实际的熔断电流要等于额定电流的1.5倍左右。
二、保险丝、压敏电阻形式
这种电路多了压敏电阻，压敏电阻规格有07471、10471、14471等规格，具有浪涌抑制功能，因此这种电路有过压、过流保护功能，有些还具有防雷击保护
三、熔断电阻器、压敏电阻形式
熔断电阻器与保险丝作用相同，都是起到过流保护，但是与保险丝不同的是熔断电阻器熔断时候不会产生火花以及烟雾，就安全性来说安全高一点；而压敏电阻具有浪涌电压吸收作用，因此这种电路形式具有过压、过流保护功能
四、保险丝、NTC热敏电阻形式
热敏电阻采用的是负温度系数的，它的阻值随温度的升高为降低，它具有抑制电路的浪涌电流能力
五、压敏电阻、NTC热敏电阻形式
六、保险丝、压敏电阻、NTC热敏电阻形式。
第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理
电压型控制的优点
• 1。单环控制，易于设计和分析； • 2。噪声裕量大； • 3。多路输出时，交叉调节性能好。
负载
0
x
PWM比较器 + C1 z=xy
R3
PI调节器
X为误差信号
+
Vref
将前面各个环节的传递函数代入上述控制系统，并进行 归一化后可以得到博德图。从博德图可知，电压模式控 制的开关电源，其稳定性和动态特性之间的矛盾比较突 出。（参阅教材和参考书得到此问题的详尽解释）
电压型控制的过电流保护形式 及其常用控制芯片
一、电压控制模式和电流控制模式
开关电源的控制模式分为：电压控制模式（Voltage Mode Control)和电流控制模式(Current Mode Control)两种。 电压控制模式：仅有一个输出电压反馈控制环。 电流控制模式：输出电压反馈控制外环和电流控制内环。 电流控制模式分类：峰值电流、滞环电流和平均电流控 制模式三种。
t=0
Qs =
π ( M1 − M 2 + 2M c )
2( M 1 + M 2 )
, 通过合理选择 M c，就可以使 Qs > 0,
MC − M2 n ] e0 从而保证系统的稳定。 此时误差en = [ M C + M1
峰值电流控制的优缺点及其 集成电路芯片
优点：（1）系统得稳定性增强，响应速度快（能够直接将干
3842开关电源常见故障的分析 及维修
3842开关电源常见故障的分析及维修3842开关电源是以美国Unitorde公司生产的一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片UC3842（KA3842）为主控芯片，IGBT（绝缘栅双极场效应晶体管）为“开”“关”器件，配合LM324（四运放）或LM358（双运放）及光电耦合器（PC817）作为输出负载反馈器件，以及TL431（高精密并联稳压器），高频变压器为主要元件所组成的脉冲宽度调制（PulseWidthModulation,缩写为PWM）式开关电源。
3842各脚功能：1. 误差放大输出（输出补偿）3.4伏2. 误差放大器反相输入端 （电压反馈）2.4伏3. 电流感应放大器同相输入端 （电流检测）0.1伏4. 内接振荡器外接rc（定时）元件 1.9伏5. 接地0伏6. 驱动信号输出端 2伏7. 电源供电端、欠压保护端 17伏8. 5伏基准电压输出 5伏1．2开关电源的工作原理220V的交流电经交流滤波电路滤除外来的杂波信号，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网的干扰。
再经二极管桥式整流电路和滤波电路，整流滤波后得到约300V的直流电，送给功率变换电路进行功率转换。
功率变换电路中的开关功率管（IGBT）就在脉冲宽度调制（PWM）控制器（UC3842）输出的脉冲控制信号和驱动下，工作在“开”“关”状态，从而将300V直流电切换成宽度可变的高频脉冲电压。
把高频脉冲电压送给高频变压器，高频变压器的次级（二次侧）就会感应出一定的高频脉冲交流电，并送给高频整流滤波电路进行整流，滤波。
经高频整流滤波后便可得到我们所需的各种直流电压。
输出电压下降或上升时，由取样电路将取样信号通过光电耦合器（PC817）,送入控制电路，经过其内部调制，由控制电路的输出端将变宽的或变窄的驱动脉冲送到开关功率管的栅极（G极），使变换电路产生的高频脉冲方波也随之变宽或变窄，由此改变输出电压平均值的大小，从而使直流电压基本稳定在所须的电压值上。
开关电源电压和电流两种控制类型
开关电源电压和电流两种控制类型开关电源有两种控制类型，一种是电压控制（Voltage Mode Control），另一种是电流控制（Current Mode Control）。
二者有各自的优缺点，很难讲某种控制类型对所有应用都是最优化的，应根据实际情况加以选择。
1、电压控制型开关电源的基本原理是什么？电压控制是开关电源最常用的一种控制类型。
以降压式开关稳压器（即Buck变换器）为例，电压控制型的基本原理及工作波形分别如图2-2-2（a）、（b）所示。
电压控制型的特点是首先通过对输出电压进行取样（必要时还可增加取样电阻分压器），所得到的取样电压UQ就作为控制环路的输入信号；然后对取样电压UQ和基准电压UREF进行比较，并将比较结果放大成误差电压Ur，再将Ur送至PWM 比较器与锯齿波电压UJ进行比较，获得脉冲宽度与误差电压成正比的调制信号。
图中的振荡器有两路输出，一路输出为时钟信号（方波或矩形波），另一路为锯齿波信号，CT为锯齿波振荡器的定时电容。
T为高频变压器，VT为功率开关管。
降压式输出电路由整流管VD1、续流二极管VD2、储能电感L和滤波电容CO组成。
PWM锁存器的R 为复位端，S为置位端，Q为锁存器输出端，输出波形如图2-2-2（b）所示。
图2-2-2电压控制型开关电源的基本原理及工作波形（a）基本原理；（b）工作波形2、电压控制型开关电源有哪些优点？电压控制型开关电源具有以下优点：（1）它属于闭环控制系统，且只有一个电压反馈回路（即电压控制环），电路设计比较简单。
（2）在调制过程中工作稳定。
（3）输出阻抗低，可采用多路电源给同一个负载供电。
3、电压控制型开关电源有哪些缺点？电压控制型开关电源的主要缺点如下：（1）响应速度较慢。
虽然在电压控制型电路中使用了电流检测电阻RS，但RS并未接入控制环路。
因此，当输入电压发生变化时，必须等输出电压发生变化之后，才能对脉冲宽度进行调节。
由于滤波电路存在滞后时间，输出电压的变化要经过多个周期后才能表现出来。
恒压恒流输出式单片开关电源的设计原理
恒压/恒流输出式单片开关电源可简称为恒压/恒流源。
其特点是具有两个控制环路,一个是电压控制环,另一个为电流控制环。
当输出电流较小时,电压控制环起作用,具有稳压特性,它相当于恒压源;当输出电流接近或达到额定值时,通过电流控制环使IO维持恒定,它又变成恒流源。
这种电源特别适用于电池充电器和特种电机驱动器。
下面介绍一种低成本恒压/恒流输出式开关电源,其电流控制环是由晶体管构成的,电路简单,成本低,易于制作。
1.恒压/恒流输出式开关电源的工作原理7.5V、1A恒压/恒流输出式开关电源的电路如图1所示。
它采用一片TOP200Y型开关电源(IC1),配PC817A型线性光耦合器(IC2)。
85V～256V交流输入电压u经过EMI滤波器L2、C6)、整流桥(BR)和输入滤波电容(C1),得到大约为82V～375V的直流高压UI,再通过初级绕组接TOP200Y的漏极。
由VDZ1和VD1构成的漏极箝位保护电路,将高频变压器漏感形成的尖峰电压限定在安全范围之内。
VDZ1采用BZY97C200型瞬态电压抑制器,其箝位电压UB=200V。
VD1选用UF4005型超快恢复二极管。
次级电压经过VD2、C2整流滤波后,再通过L1、C3滤波,获得＋7.5V输出。
VD2采用3A/70V的肖特基二极管。
反馈绕组的输出电压经过VD3、C4整流滤波后,得到反馈电压UFB=26V,给光敏三极管提供偏压。
C5为旁路电容,兼作频率补偿电容并决定自动重启频率。
R2为反馈绕组的假负载,空载时能限制反馈电压UFB不致升高。
该电源有两个控制环路。
电压控制环是由1N5234B型62V稳压管(VDZ2)和光耦合器PC817A(IC2)构成的。
其作用是当输出电流较小时令开关电源工作在恒压输出模式,此时VDZ2上有电流通过,输出电压由VDZ2的稳压值(UZ2)和光耦中led的正向压降(UF)所确定。
电流控制环则由晶体管VT1和VT2、电流检测电阻R3、光耦IC2、电阻R4～R7、电容C8构成。
开关电源培训资料
开关电源利用电力电子器件进行电能转换，通过控制开关管的工作状态，实现电能的转换和调节。在开关电源中 ，输入的电能首先经过整流和滤波，转换为直流电，然后通过开关管的控制，将直流电进行高频开关，再经过变 压器和整流滤波，最终输出稳定的直流电。
开关电源的分类与特点
总结词
开关电源可以根据不同的分类标准进行分类，如按输 入输出类型、按电路结构、按控制方式等。不同类型 的开关电源具有不同的特点和应用场景。
替换法
通过替换可疑元件来判断故障 。
分割法
通过将电源分割成两部分或多 部分，逐一检查来判断故障。
明确电源的输入输出参数、负载 类型和可靠性要求。
方案选择
根据需求选择合适的电路拓扑和 控制方式。
元器件选择
选择合适的电子元器件，如开关 管、电容、电感等。
调试与测试
对电源进行功能和性能测试，调 整参数以满足要求。
PCB设计
将原理图转化为PCB图，进行布 局和布线。
原理图设计
根据方案设计电路原理图。
开关电源的优化技巧
02
开关电源设计与优化
开关电源的基本电路
01
02
03
04
整流电路
将交流电转换为直流电，常用 二极管或可控硅实现。
滤波电路
平滑输出电压，常用电容和电 感组成。
开关管
控制电源的通断，常用晶体管 或MOSFET实现。
控制电路
调节输出电压和电流，常用 PWM或PFM控制方式。
开关电源的设计流程
需求分析
电源输出纹波过大
原因可能包括滤波电容失效、电感器开路等 。
电源输出电压过高或过低
原因可能包括取样电阻损坏、误差放大器损 坏等。
开关电源限流电路原理
开关电源限流电路原理
开关电源限流电路是一种通过在开关电源输出端串联一个电流限制元件来限制电流的电路。
其原理可以分为以下几个方面：
1. 反馈控制：开关电源将输出电压与参考电压进行比较，并根据比较结果调整开关管的开关时间，以稳定输出电压。
当输出电流超过限制值时，反馈控制机制会使开关管关闭更长的时间，从而降低输出电流。
2. 电流限制元件：电流限制元件通常采用电阻、电感或电容等元件。
当输出电流超过限制值时，电流限制元件会产生阻抗，从而限制电流的流动。
3. 负载检测：开关电源通过对输出端电流进行检测，了解负载电流的情况。
如果负载电流超过限制值，开关电源会通过反馈控制机制进行调整，限制输出电流。
4. 过电流保护：开关电源限流电路还会配备过电流保护机制，当输出电流超过一定阈值时，保护电路会将开关管关闭，以保护开关电源和负载不受过电流的损害。
综上所述，开关电源限流电路通过反馈控制和限流元件来限制输出电流，从而保护电源和负载，使其在安全范围内工作。
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电压控制型开关电源会对开关电流失控，不便于过流保护，并且响应慢、稳定性差。
与之相比，电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，能克服电流失控的缺点，并且性能可靠、电路简单。
据此，我们用UC3842芯片设计了一个电流控制型开关电源。
为了提高输出电压的精度，系统没有采用离线式结构，而采用直接反馈式结构。
本系统在设计上充分考虑了电磁兼容性和安全性，可广泛应用于工业、家电、视听和照明设备。
电流控制型开关电源的原理框图
电流型控制是针对电压型控制的缺点而发展起来的，在保留了电压控制型的输出电压反馈控制部分外，又增加了一个电流反馈环节，其原理框如图1所示。
图1 电流控制型开关电源的原理框图
电流控制型开关电源是一个电压、电流双闭环控制系统，内环为电流控制环，外环为电压控制环。
当U O 变化导致UF变化，或I变化导致US变化时，都会使PWM电路的输出脉冲占空比发生变化，从而改变UO，达到输出电压稳定的目的。
电流型控制芯片UC3842
UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。
它提供8端口双列直插塑料封装和14端口塑料表面贴装封装，内部结构如图2所示
图2 UC3842内部电路
8端口双列直插塑料封装的UC3842各管端口功能简介。
①端口COMP是内部误差放大器的输出端。
②端口VFB是反馈电压输入端，与内部误差放大器同相输入端的+2.5V基准电压进行比较，产生误差电压，控制脉冲的宽度。
③端口ISENSE是电流传感端。
在应用电路中，在MOSFET的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压并送入③端口，控制脉冲的宽度。
④端口RT/CT是定时端。
锯齿波振荡器的振荡频率f=1.8/（RT·CT），电流模式工作频率可达500kHz。
⑤端口GND是接地。
⑥端口OUTPUT是输出端，此端口为图腾柱式输出，驱动电流的峰值高达l.0A。
⑦端口VCC是电源。
当供电电压低于16V时，UC3824不工作，此时耗电在1mA以下。
芯片工作后，输入电压可在10～30V之间波动，工作电流约为15mA。
⑧端口VREF是基准电压输出，可输出精确的+5V基准电压，电流可达50mA。
UC3842构成电流控制型开关电源
1 电路组成
UC3842构成的电流控制型开关电源电路如图3所示。
图3 UC3842构成电流控制型开关电源
2 工作原理
220V交流电先通过滤波网络滤掉各种干扰。
电阻R1主要用来消除断电瞬间残留的电压，热敏电阻RT1可以限制浪涌电流，压敏电阻VDR保护电路免受雷电的冲击。
然后，再经过B1整流、C4滤波，获得约300V直流电压后分两路输出：一路经开关变压器T加到MOSFET Q1的漏极，另一路经R3加到C17的正端。
当C17的正端电位升到≥R16时，⑦端口得工作电压，UC3842电路启动，⑥端口电位上升，Q1开始导通，同时⑧端口的5V电压通过内电路建立。
C17容量最好在lO0μF以上,否则电源将出现打嗝现象。
C12滤波电容消除在开关时会产生尖峰脉冲，C11为消噪电容，R6、C13决定锯齿波振荡器的振荡频率，R9、C15用来确定误差放大器的增益和频响。
C14起斜坡补偿作用，能提高采样电压的可靠性。
正常工作后，线圈N2上的高频电压经过D2、R17、C18、D3为UC3842提供工作电压。
当开关管导通时，整流电压加在开关变压器初级绕组上的电能变成磁能储存在开关变压器中。
开关管截止后，能量通过次级绕组释放到负载上。
D7、D8是脉冲整流二极管，C7、R5吸收旁路开机瞬间出现的脉冲电流，L3、C8、C9、C10组成滤波电路。
输出电压可由下式描述。
UO=UI（TON/KTOFF）
式中，UO为输出电压，UI为整流电压，K为变压器的变压比，TON为Q1的导通时间，TOFF为Q2的截止时间。
由上式可知，输出电压和开关管的导通时间及输入电压成正比，与变压器的变压比及开关管的截止时间成反比。
C16、R12、D5用来限制栅极电压和电流，进而改善Q1开关速度，有利于改善电磁兼容性。
R13主要来防止Q1栅极悬空，D1、R4、C5和D6、R16、C20构成两级吸收回路，用于吸收尖峰电压，防止
Q1损坏。
系统中的稳压电路有：
●电流反馈电路。
Q1源极串接取样电阻R15，把电流信号变为电压信号，送入UC3842内部的电流检测比较器同相端。
当Q1导通，电流斜率上升时，取样电阻R15的电压增加。
一旦R15的电压等于电流检测比较器反相端的电压，内部触发器复位，Q1截止，即实现了以电流控制⑥端口激励脉冲的占空比来稳定输出电压。
C19用来抑制取样电流的尖脉冲。
●电压反馈电路。
主要由可编程精密稳压器TL431和线性光电耦合器PC817组成。
输出电压经R21、R22分压后得到取样电压，送到可编程精密稳压器TL431的参考端口，改变R21、R22的阻值，使TL431的稳压值变化，即可改变开关电源的输出电压。
C21、R19对可编程精密稳压器TI431内部放大器进行相位补偿。
系统通过改变光电耦合器U2的发光强度来改变UC3842反馈端电压以实现稳压。
当输出电压升高时，TL431两端的电压UKA保持不变，光电耦合器控制端电流增大，②端口反馈端电压值随之增大，UC3842内部的电流检测比较器反相端的电压变低，输出端⑥端口的脉冲信号占空比变低，开关管的导通时间减少，输出电压降低；反之，如果输出电压下降时，UC3842的输出脉冲占空比增大，输出电压增高，达到稳压目的。
另一方面，⑦端口电源电压由D2整流、C18滤波产生，反映了输出电压的变化，起到反馈作用，使输出电压稳定。
●电路有前馈线调整功能。
在负载不变时，输入电压突然增加，开关变压器的感应电流由于输入电压增加而迅速斜升，因反馈信号和误差信号尚未改变，限流作用发生比较快，故脉冲宽度变得比较窄。
所以，市电的变化在影响输出之前己被补偿，即提高了对输入电压的响应速度。
图4 斜率补偿
当系统工作在占空比大于50％或连续电感电流条件下，会产生谐波振荡，它是由固定频率和峰值电流取样同时工作所引起，图4A显示了这种现象。
在t0时刻，Q1导通，电感电流以斜率m1上升，t1时刻，电流取样输入到达由控制电压建立的门限。
这导致Q1截止，电流以斜率m2下降，直至下一个振荡周期。
如果系统有一个扰动加到控制电压上，产生一个小的△I（图中虚线），系统将不稳定。
为了能使系统在占空比大于50％或连续电感电流条件下仍能可靠工作，将④端口的锯齿波电压通过射极跟随器Q2送入③端口，从而在电流取样端上增加了一个与脉宽调制时钟同步的人为斜坡，可以在后续周期将△I扰动减小至零，如图4B所示。
该补偿斜坡的斜率必须等于或略大于m2/2，系统才具有稳定性。
系统设计的保护电路有：
●输出过压保护电路Ⅰ。
当输出电压较高，通过电压反馈电路使得②端口电压超过2.5V时，内部触发器复位，外接Q1截止，达到输出过压保护的目的。
●输出过压保护电路Ⅱ。
当输出电压升高，高于D9的击穿电压时，稳压二极管D9击穿，可控硅SCR触发导通，使光电耦合器二极管的负端电压降为0V，光电耦合器饱和，②端口电压为最大值，Q1一直截止，达到输出过压保护的目的。
●输出过流、过载保护电路。
在电路过流、过载时，输出电压降低，Q3、D4、R8构成次级过流、过载保护电路。
当次级未过载时，Q3、D4截止；当次级过载时，Q3、D4导通，④端口电位下降，锯齿波振荡器停振，达到过流、过载保护的目的。
● Q1过流保护电路。
当电源电压异常时，开关回路的电流增大，取样电阻R15上的电压超过1V时，内部触发器复位，外接Q1截止，有效地保护了Q1。
结论
本系统采用UC3842设计的电流控制型开关电源，克服了电压控制型开关电源电压调整率和负载调整率差的缺点，并且性能可靠，电路简单。
该电源是20～80W的小功率开关电源的理想电源。