拿着实物探寻开关电源的次级输出电路秘密(整流、滤波、反馈)

原创 阿昆谈DFM 2024-12-19 19:00

继续看这个昨天拆了高频变压器的5V 2A的开关电源板

保护和放电(初级部分)

在某些拓扑结构中,如单端反激式变换器,变压器的磁芯需要在每个开关周期内复位。并联二极管(D5)和电阻(R6)可以帮助更快地释放磁芯中的剩余能量,促进磁芯复位过程。

2.2NF电容与电阻并联,为避免开关管的高频信号影响直流分量,主要是滤波,吸收一些反射波作用。

变压器次级的安规Y电容

在变压器次级副饶组线圈1的“热”地和次级主输出线圈的“冷”地之间接了一个安规电容Y。

所谓的热地就是高压端那边的地,冷地是隔离后低压端的地,中间加上安规电容主要是解决EMC的问题,抑制共模噪声、提高电气安全性以及稳定输出电压。

整流

这个电源板上是并联了2个肖特基二极管SR340,用于整流,将转换的交流电变成直流电。(使用2个是为了提高电流能力)

滤波

完成整流后就来到了一个π型滤波器(Pi Filter),这个结构是不是很像圆周率那个”π“,这样对直流电过滤的更平滑

π型滤波器通过结合两级电容滤波和一级电感滤波,提供了强大的多级滤波效果,特别适用于需要稳定直流输出和低噪声的应用场景

电压反馈

光耦和TL431一起组成了一个电压反馈电路

TL431是一种广泛使用的可调式精密并联稳压器

TL431 的核心是一个内部带隙基准电压源,其输出电压被精确控制在 2.5V 左右。通过外部电阻分压网络将输出电压的一部分反馈到 Reference 引脚,TL431 可以调节 Anode (阳)和 Cathode (阴)之间的电压差,从而维持稳定的输出电压。

在开关电源中的取样反馈原理:

一、设定参考电压

通过R12(76K),R13(20K)将输出电压(12V)反馈到tl431的REF参考脚。一起检测+12V电压的变化,通过分压比例可以计算出当要求输出是12V,参考端R节点的电压是12*20/(76+20)=2.5V

当输出大于12V时,节点电压肯定是大于2.5,输出小于12V时,节点电压就肯定会小于2.5.

二、误差检测

TL431 相当于一个比较器,将实际输出电压与内部基准电压 ( V_{REF} = 2.5V ) 进行比较,产生一个误差信号来确认是输否输出高电平来导通。

当输出的+12V电压升高时,431的K极和A极短接,然后将光耦发光二极管的阴极接地,光耦导通。

电源芯片(sp5626)的(FB反馈脚)被拉低,芯片便调整输出占空比,使+12V电压降低。

当输出的+12V电压降低时,光耦不导通。

电源芯片 FB 端为高电平,调整输出占空比,使+12V升高。这样反复调整使输出12V达到稳定值。

三、信号传递

误差信号通过光耦合器传递到初级侧的 PWM 控制器(芯片SP5626),调整占空比以维持输出电压的稳定性。

四、动态响应

当负载变化或输入电压波动时,反馈回路能够快速响应并调整输出,确保输出电压保持恒定。

如果有错的地方,欢迎留言指正。

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阿昆谈DFM 陈昆-专注于可制造性设计DFM的技术与思想推广。主张在设计阶段就从源头解决产品生产各环节的问题,加速量产周期,最终提高产品竞争力。相关作品:《PCB裸板的DFM可制造性设计规范》及案例分享、《一个因PCB丝印设计不规范而引发的一系列悲剧》。分享交流:电子产品拆解学习、PCB/SMT可制造性设计经验与案例、元器件/原材料认识与选型、组装结构工艺、生产质量管理、生活工作感悟等相关内容。
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