24v开关电源原理电路图(UC3842)

2024-03-12

24V开关电源是高频逆变开关电源中的一种,其工作原理主要是通过电路控制开关管进行高速的导通与截止,将交流电或直流电转化为高频率的交流电,然后提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组24V电压。由于高频交流在变压器变压电路中的效率远高于50HZ,因此开关变压器可以做得更小,工作时发热量也较低,成本也较低。

24V开关电源大体可以分为隔离和非隔离两种,隔离型的必定有开关变压器,而非隔离的未必一定有。这种电源在多个领域都有广泛的应用,例如LED照明、工业自动化、通信设备、医疗设备等。

然而,开关电源在使用过程中可能会出现一些问题,如未产生振荡等。这些问题可能由开关管集电极未得到足够的工作电压、开关管基极未得到启动电压和相关电路漏电、开关管正反馈元件失效等原因引起。在检修这类故障时,需要测量开关管集电极和基极的电压,以判断故障的具体位置。

电路以UC3842振动芯片为中心,构成逆变、整流电路。UC3842一种高性能单端输出式电流操控型脉宽调制器芯片。

UC3842是一种性能优良的电流控制型脉宽调制芯片,广泛应用于电子信息设备的电源电路设计。该芯片的主要优点包括管脚效应少、外围电路简单、电压调整率可达0.01%等。其工作电压范围为16~30V,工作电流约为15mA,并且具有较低的启动电流(<1mA)。此外,UC3842还可以在高达500KHz的频率下工作,输出可脉宽调制的PWM波来驱动NMOSFET,具有较高的工作效率和稳定性。

UC3842在AC-DC反激式变压器中常用作电源管理芯片,通过调整PWM波的占空比来控制输出电压或电流的稳定。它集成了振荡器、误差放大器、电流检测比较器等功能,通过外接元件可以方便地调整输出电压和电流的大小。此外,UC3842还具有内部保护功能,如欠压锁定和输出死区时间控制,可以提高系统的可靠性和安全性。

AC220V电源经共模滤波器L1引入,能较好抑制从电网进入的和从电源本身向辐射的高频干扰,沟通电压经桥式整流电路、电容C4滤波成为约280V的不稳定直流电压,作为由振动芯片U1、开关管Q1、开关变压器T1及其它元件组成的逆变电路。

24v开关电源原理电路图(UC3842) (https://ic.work/) 电源管理 第1张

图1 CL-A-35-24仪用DC24V开关电源

1、振动回路:开关变压器的主绕组N1、Q1的漏–源极、R2(作业电流检测电阻)为电源作业电流的通路;本机发动电路与其它开关电源(发动电路由降压限流电阻组成)有所不同,发动电路由C5、D3、D4组成,供给一个“瞬态”的发动电流,二极管D2吸收反向电压,D3具有整流作用,保证加到U1的7脚的发动电流为正电流;电路起振后,由N2自供电绕组、D2、C5整流滤波电路,供给U1芯片的供电电压。这三个环节的正常运行,是电源可以振动起来的先决条件。

当然,U1的4脚外接定时元件R48、C8和U1芯片自身,也构成了振动回路的一部分。

电容式发动电路,当过载或短路毛病产生时,电路能处于稳定的停振维护状况,不像电阻发动电路,会再现“打嗝”式间歇振动现象。

作业电流检测从电阻R2上获得,当毛病状况引起作业过流反常增大时,U1的6脚输出PWM脉冲占空比减小,N1自供电绕组的感应电路也随之降低,当U1的7脚供电电压低于10V时,电路停振,负载电压为0,这是过流(过载或短路)引发U1内部欠电压维护电路动作导致的输出间断;作业电流反常增大时,R2上的电压降大于1V时,内部锁存器动作,电路停振,这是由过流引发U1内部过流维护动作导致输出间断。

2、稳压回路:开关变压器的N3绕组、D6、C13、C14等元件组成的24V电源,基准电压源TL1、光耦合器U2等元件构成了稳压操控回路。

U1芯片和1、2脚外围元件R7、C12,也是稳压回路的一部分。实际上,TL1、U1组成了(相对于U1内部电压误差放大器)外部误差放大器,将输出24V的电压改变反应回U1的反应电压信号输入端。

当24V输出电压上升时,U1的2脚电压上升,1脚电压下降,输出PWM脉冲占空比下降,输出电路回落。当输出电压反常上升时,U1的1脚下降为1V时,内部维护电路动作,电路停振。

3、维护回路:U1芯片自身和3脚外围电路构成过流维护回路;N1绕组上并联的D1、R1、C9元件构成了开关管的反向电压吸收维护电路,以供给Q1截止时的反向电流通路,保证Q1的作业安全;实质上稳压回路的电压反应信号,也可看作是一路电压维护信号——当反应电压起伏达一定值时,电路实施停振维护动作;24V的输出端并联有由R18、ZD2、单向晶闸管SCR组成的过压维护电路,当稳压电路反常,引起输出电压反常上升时,稳压二极管ZD2的击穿为SCR供给触发电流,SCR的导通形成一个“短路电流”信号,强制U1内部维护电路产生过流维护动作,电路处于停振状况。

24v开关电源常见故障及处理

24V开关电源常见的故障及处理方法如下:

1. 输出电压异常或波动大:可能是由于输出电容老化、输出电路短路或负载变化等原因导致的。处理方法包括检查并更换输出电容、检查输出电路是否存在短路、检查负载情况并适当调整。

2. 开关管故障:开关管损坏可能导致电源无法正常工作。处理方法包括检查开关管是否损坏,并及时更换故障开关管。

3. 过载保护触发:当负载超过电源额定功率时,可能触发过载保护功能,导致电源停止工作。处理方法包括检查负载是否超载,并适当减少负载功率或更换功率更大的电源。

4. 输入端电压异常:输入端电压异常可能导致电源无法正常工作或输出电压异常。处理方法包括检查输入端电压是否稳定,如有异常及时调整输入端电压或更换电源。

5. 温度过高:长时间工作或环境温度过高可能导致电源温度过高,进而影响电源正常工作。处理方法包括加装散热器、增加通风设施或调整工作环境温度。

6. 电源启动延迟或无法启动:可能是由于电源内部元件老化或损坏导致的。处理方法包括检查并更换老化或损坏的元件,如电容、电阻等。

7. 输出电压漏电或短路:可能是由于输出端电路短路或电源内部元件故障导致的。处理方法包括检查输出端电路是否短路、检查并更换故障元件。

以上是一些24V开关电源常见故障及处理方法。

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