这个壁挂式切换器是如何工作的?

电器工程 电源 开关模式电源 壁疣
2022-01-29 13:21:10

更新

我在下面的答案之一中提供了完整的结果报告,其中包含更新的示意图和对我所理解的操作原则的描述。


我正在研究开关转换器来满足一种奇怪的渴望,以了解它们是如何工作的。我只是在书中谈到了关于离线 AC-DC 转换器的部分,但作为一种实用的类型,我想我会打开一个方便的,看看到目前为止我能解释什么。

这是打开后的样子:

在此处输入图像描述

这是我从中逆向工程的示意图:

在此处输入图像描述 [点击展开]

这是我认为到目前为止我所理解的。所有组件标签都印在 PCB 上:

  • C1 由线路桥式整流器充电至大约 170V DC 并提供输入电流。

  • B1 是变压器(不知道为什么不是 T1)。B1P12 是终止于引脚 1 和 2 的初级绕组。我相信这是主要的初级电感器/绕组。

  • R3、C3 和 D7 构成主电感器的缓冲网络。“R1A”指示符表示“整流器式二极管,大小约为 1A”。不拆焊就看不到标记,我想暂时推迟。此外,鉴于其他部分的出处,我不确定我会发现多少。

  • R6 为 U2 提供基极电流,U2 是主开关晶体管(TO-220)。

  • U1 是主开关的基极驱动器,开启时分流基极电流。这是一个 TO-92。

  • 转到输出端,当输出电压(标称 12V)出现在输出端时,D10 (LED) 和 R11 会提供指示。

  • C8 为输出电容。

  • B1S(次级)是唯一的次级绕组,在关闭冲程期间将电流从 C8 的负端拉出,提供输出能量。D9 阻止通过次级的反向电流。

这是我还不明白的:

  • 没有时钟/振荡器。它是如何定期切换的?我唯一能想到的是一些电阻器和电容器组成了一个 RC 电路或其他东西。

  • B1P34,第二个初级绕组(在引脚 3 和 4 上)有什么作用?我听说这些用于为 \$V_{CC}\$ 导轨供电,但电路中没有 IC 可以供电。也许它为光电和基本驱动器或其他东西提供偏置电流?

  • 我希望 D11 是一个齐纳二极管,可能是 11.5 V 或什么的。我不能通过检查来判断;它看起来像一个信号二极管封装。但是,当 \$V_{out}+\$ 超过 12 V 左右时,在那个位置打开光电开关对我来说是有意义的。我不明白 R10 做了什么。

  • 我也不明白 C5 或 C7 做什么,但我可能已经问得够多了。

更有经验的眼睛可以帮助我解码其中的一些吗?

2个回答

到目前为止做得很好。

R6 太大,无法在正常振荡中为 U2 提供所有基本偏置,但它确实在启动时“让它进入生命”。

没有时钟,因为它是自振荡的。这就是 B1P34 绕组的用途,通过 D5、8 和 R2 等组件。当 opto 打开时,此网络被禁用。

当 U2 开始开启时,反馈会使其更难开启。B1 的电感随着电流的稳步增长而保持不变。当发生两件事时,最终 B1 变得饱和。U2 集电极电流随着变压器电感的崩溃而迅速增加,并且反馈电压出于同样的原因开始下降。U2 脱离饱和,集电极电压迅速上升。这是反馈和 U2 开始关闭。反馈现在更难关闭它。U1 也参与其中,通过短接 BE 结快速去除基极电荷。当核心将其能量转移到次级时,这个反激阶段最终结束。我还没有完全分析它,但我怀疑是 R6 偏置重新启动了整个传导周期。

R10 用于预偏置齐纳二极管。齐纳二极管没有陡峭的开启曲线,它们可以在低于其额定电压的电压下消耗相当多的 uA。R10 使齐纳二极管保持良好的导通状态,因此可以更好地定义光电器件的开启。

这并不能回答您的所有问题,但可能会重定向您的调查。尝试重新绘制 B1P34 周围的组件以强调它们的反馈作用。

请记住,某些组件的功能可能并不明显,例如,如果它们是为了降低 EMI 而添加的。

结果报告

基于@user44635 的非常有用的回答,我能够在理解这个电路方面取得实质性进展。

关键环节是“自激振荡”的概念,它导致了搜索词“自激振荡转换器”,然后又出现了“振铃扼流圈转换器”(RCC)。这个资源特别有用: http ://mmcircuit.com/understand-rcc-smps/—— (编辑:链接不起作用。工作链接由优秀的 Wayback 互联网档案提供:了解振铃扼流圈转换器 RCC SMPS

我根据 user44635 的建议重新绘制了下面的示意图,以强调反馈的作用。我已将一些符号名称更改为更传统的名称,例如 U1 -> Q1:

在此处输入图像描述 (点击示意图展开)

这是我对操作的扩展理解:

  • C1 由线路桥式整流器充电至大约 170V DC 并提供输入电流。

  • T1 是变压器,具有初级、次级和辅助绕组。

  • Q2是一个起主开关作用的功率晶体管。R3、C3 和 D7 形成一个缓冲网络,通过消散“关闭”瞬态来保护开关。开机很软。

  • R6 为 Q2 提供“启动”基极电流以开始导通行程。当 Q2 开启时,电流流过 T1_PRI,在 T1_AUX(点端正极)上产生电压。电流流过 D8、R7 和 R2,快速开启 Q2。

  • 在上行程期间,T1_AUX 上出现正电压。这会导致电流流过 R5 并为 C6 充电。当该电荷达到 Q1 的\$V_{BE}\$时,Q1 从 Q2 分流基极电流。T1_PRI 两端的电压降低导致 T1_AUX 两端的电压也降低。这进一步降低了 Q1 基极电流,并且反馈回路迅速将 Q2 硬关闭。R5 与 C6 的这种相互作用决定了振荡频率,它与\$\frac{1}{R_5C_6}\$ 成正比

  • 与任何反激式转换器一样,一旦\$\frac{d\phi}{dT}\$在过渡到关闭冲程时改变方向,存储在核心中的能量就会在 T1_SEC 中释放。这会对存储能量用于输出的输出电容器 C8 充电。

  • 当 T1_AUX 两端的电压反向时,C4 通过 D5 充电。我相信这会在关闭行程结束时为 Q2 的底座提供一个“开启脉冲”,从而启动上行程。

  • 控制由~12 V 齐纳二极管 D11 提供。\$V_{out}\$(通过 R10)上升到足以打开齐纳二极管时,电流流过 R9 为光耦合器供电。R9 限制通过光电 LED 的电流。通电时,光电晶体管向 Q1 提供基极电流,然后分流 Q2 基极电流。这会提前结束任何当前的行程,并延迟下一个行程的开始,直到光耦合器断电。

  • 在输出端,当输出电压(标称 12V)出现在输出端时,D10 (LED) 和 R11 提供指示。D9 防止反向电流流过 T1_SEC,这对于反激式转换器来说是传统的,允许 T1_PRI 在上冲程期间在磁芯中积累磁通,并防止输出电容器 C8 放电。

  • 我认为 C5 起到 EMI 抑制作用,但还不了解具体情况。

  • 我希望 C7 绕过次级中的噪声,否则这些噪声可能会到达输出。

特别感谢 user44635 让我走上正轨!

让我知道我是否有任何错误:)