美的S35U-C加湿器开关电源电路图及分析

美的S35U-C加湿器电源板电路如下图所示。

图可见220V交流市电经由熔断丝Fl和热敏电阻K1送到D1~D4全桥整流及电容C2滤波后，获得300V直流高压，为开关电源功率管的漏极提供电源。Kl是具有负温度系数的温度敏感元件（它的特点是冷阻大，热阻小）．其作用是限制电源刚接通瞬间在电路中所产生的启动冲击电流大小。对带有变压器负载的开关管可防止因过大的启动电流瞬间击穿。

开关电源中的自激多谐振荡器工作在30kHz—50kHz。高频振荡电压经变压器TC降压，其次级绕组N5两端电压，经D6半波整流和C3滤波平滑输出直流电压．供12V风扇电机用：绕组N4与N5顺向串联后通过D12整流和C4滤波输出直流电压36V．作为超声波振荡器的电源。与D12并接的电容C6是消除高频纹波。

开关电源由自激式反激型场效应管Q3、高频变压器TC绕组Nl和次级绕组N2以及相关电阻、电容、二极管、稳压管等元件组成。其工作原理是：

300V直流高压经Nl绕组加到03的漏极D，与此同时．+300V经电阻Rl、R2、R7．稳压管DWI、DW2分压后向03的控制栅G提供所需的正向偏压，于是03开始导通。这样在高频变压器N1中便有从300V直流电源经场效应管03的漏一源极电流ID流过源极电阻Rl"及R8、R6．Q3的I。流过变压器的N1绕组感应出电压U21，通过变压器的耦合作用，这时会在N2绕组上感应出极性如下图所示的电压，这个电压将经电阻R4、二极管D7、R7向Q3的控制栅G提供正偏压．而进一步增大Q3的漏极电流ID，从而使得在变压器初级绕组上的感应电压变得更大。如此循环往复形成一个很强的正反馈过程。

变压器绕组上形成的感应电压UL=Ldi/dt．当流过变压器绕组Nl中的电流ID线性增大时，在绕组Nl上所产生的感应电压U．将维持不变，且等于输入电压。但由于上述正反馈过程进行得非常强劲．所以03将迅速进入饱和导通状态。这就意味着漏极电流ID的增长率di/dt将有所减小．其结果是造成变压器初级绕组上感应电压减小，引起场效应管Q3的栅极电J土下降及03的漏极电流lD的下降。从此后，漏极电流l。的变化率将从正值变为负值，其结果是使得N34绕组上产生的感应电压反极性，该反极性电压U34通过R4、c5、R7．使场效应管Q3的栅极电压迅速低于开启电压．Q3迅速进入截止状态。至此就完成了一个振荡周期。如此循环往复即构成一个自激多谐振荡器。

加湿器直流稳压电源中高频变压器TC工作在电感储能式状态，当场效应管Q3导通时，在TC绕组Nl中有电流1D，流过，而与此同时，与绕组N3、N4、N5中相连的二极管均处于反偏置状态，相当于开路无电流流过，这时可把初级绕组近似地看成是一个纯电感。因此，在Q3导通期间由300V直流高压所提供的能量全部贮存在绕组Nl中，当Q3处于截止状态时．在高频变压器所有次级绕组中感应的电压均反极性．这时副绕组电路中的整流二极管均处于正向偏置状态，各整流滤波线路均向负载传送能量。

负反馈控制线路由光电耦合器ICI (817C)、精密稳压器IC2 (TIA31)、双极晶体管Ql (A1015)、Q2 (C1015)及其相关元件组成。其中关键器件TIA31的等效电路示于旁图fH）中，当TL431的K-A端加上正电压时，流过TLA3l的电流大小将随着加到它的R-A两端的电压的增高而增大。

高频变压器次级绕组N4+N5的感应电压经整流滤波后．输出的直流电压通过电阻R13向光耦馈送一个36V电压．该电压经光耦发光二极管及其并联电阻R12与TL431形成一条电流通路。同时输出的直流电压经R14和Rll分压后，作为采样电压送到TLA31的控制端R。如果由于某种原因，造成整流输出的直流电压有所升高时，送到TIA3I控制端R的采样电位必然升高。而R端电位的升高又会导致流过TLA31的K-A电流增大。显然，流过TLA3l的电流增加必然会使得光耦中的发光二极管的亮度增强。这样在光耦管中的光敏三极管的等效电阻将会减小。光敏三极管的集电极电压来自离频变压器绕组N2经整流二极管D13、R9和电容C10滤波后的直流电压：其发射极接到晶体管Q2的基极，由于光敏三极管c-e间等效电阻减小．使Q2的Ib2↑→lc2↑→Ib1↑→Ic1↑，则晶体管Ql、Q2的这种变化将导致脉宽调制开关管03的栅极电位降低。严重时将会因为晶体管02进入饱和导通状态．从而迫使Q3的导通时间缩短并提前进入截止阶段。这样，在高频变压器次级绕组中感应的输出电压脉冲宽度将变窄。从脉宽调压工作原理可知：当驱动脉宽变窄时，D12输出电压将有所回落返回到它的正常值。反之，当D12电压输出因某种原因下降时，脉冲宽度加宽的驱动电压脉冲经二极管D12整流和电容C6和C3滤波后就会使得输出电压重新升到它的正常值。正是由于脉宽调制控制线路的这种负反馈控制作用，使开关电源输出的直流电压值可以保持稳定。

开关管03的过电流保护线路是由限流电阻Rl、电阻R8、R6和电容CII及Q2、Q1等元件组成。由于某种原因致使流过开关管03的漏源电流I，增大并超过规定值时．在限流电阻R1’两端产生的单向脉动．电压降经电阻R6和R8分压后被馈送到滤波电容CI1形成直流电压降。这个电压就加在晶体管Q2的基极上．使02导通，迫使Q3的栅极电压降至开启电压以下，迅速使开关管03提前进入截止状态，缩短导通时间，从而达到过流保护的目的。

高频变压器N3绕组为归还绕组，它具有在开关管03截止期间为高频变压器提供磁通复位，与二极管D5串联可消除开关管漏极上的尖峰电压的功能。

通常N3的匝数和Nl相等，极性相反。当Q3关断，漏极电压上升到使"D5导通时．Q3漏极电压被钳位，漏感储能被归还给电网。为获得良好的效果，要求N3和N11必须紧密耦合，钳位二极管能迅速导通，要选用高速开关二极管。

美的S35U-C加湿器开关电源电路