开关电源调电压、调电流的原理浅说（TL494/SG3525/UC3842电源三剑客）

独来独往

开关电源改调压调流三剑客之：TL494篇

最近在论坛看到很多关于固定电压输出的开关电源改输出电压值、或者是改为输出电压可调的帖子，很多坛友都改造成功了，带着无限的喜悦将成功经验分享了论坛里。也有不少坛友希望了解详细的方法，以便在应对其它没有在论坛公布改造方法的开关电源，也能大刀阔斧地从容改造。于是，我在这里献丑，谈谈各种开关电源改电压、改电流的原理。限于我的水平有限，错误在所难免，还请各位大师指正！

一、开关电源改调压调流三剑客01：TL494

集成电路TL494在开关电源中得到了广泛的应用，论坛里掀起改装热潮的“明纬S-350-27”、“贝尔S-350-24”等大功率开关电源，就是使用的TL494，电路成熟，性能稳定，功率大！
所以，我们先来说说TL494如何改变输出电压，如何控制输出电流。


一)、TL494调压

1、TL494输出电压的调整原理


图1是TL494关于调电压的局部电路图

TL494的14脚，输出5V的基准电压，经过R3、R4分压，在TL494的2脚得到一个参考电压VB，送入TL494内部电压比较器(运放)的反相输入端，
同时，开关电源输出的直流电压经过R1、R2进行分压，在TL494的1脚得到一个“取样电压”VA，送入TL494内部电压比较器(运放)的反相输入端，
VA和VB这两个电压，在TL494内部的电压比较器进行比较，用比较结果去控制脉冲宽度，从而调整输出电压。
正常工作时，两个电压VA和VB可以认为是相等的。

那么，我们改变VA或者VB，都可以改变输出电压VO，这就是我们调压的基础。
大部分情况下，我们是改变R1或者R2来改变输出电压，如果把R1或者R2换成阻值可调的电位器，其输出电压也就可以在适当范围内调节了！

参考电压计算：VB=5*R4/(R3+R4)
取样电压计算：VA=VB*(R1+R2)/R2
输出电压计算：Vo=(5*R4/(R3+R4))*(R1+R2)/R2


2、明纬S-350-27开关电源实际电路分析

下图是明纬S-350-27开关电源的稳压电路局部


参考电压计算：VB=5*R20/(R23+R20)=5*5.6/(5.6+5.6)＝2.5V
当电位器SVR1调到最小值时，取样电压计算：VA=2.5V*(R32+R31+R25+SVR1)/(R25+SVR1)=2.5V*(27+2.7+2.4+0)/(2.4+0)=33.4375V
当电位器SVR1调到最大值时，取样电压计算：VA=2.5V*(R32+R31+R25+SVR1)/(R25+SVR1)=2.5V*(27+2.7+2.4+1)/(2.4+1)=24.33823529V
也就是说，该开关电源的输出电压，可以通过电位器SVR1在24.3V～33.4V之间调节，出厂时调节为27V！


3、TL494开关电源调压技巧

对于采用TL494芯片的开关电源，不管是什么厂家、什么牌子的开关电源，如果要对其输出电压进行调整，
首先找到TL494的第2脚，然后顺着电路板，找到2脚与地(7脚)的电阻、找到2脚与14脚之间的电阻，这些电阻可能是几只串联，确定参考电压值。
接着找到TL494的第1脚，然后顺着电路板，找到1脚与地(7脚)的电阻、找到1脚与输出电压之间的电阻，这些电阻可能是几只串联，确定取样电压值。
这样，就能按照上面的介绍，进行电压调整了！


4、注意事项：

通过上面的介绍，我们可以对采用TL494芯片的开关电源进行适当的调整，但随之而来的就牵连到很多问题
1)、电容的耐压，特别是输出端电解电容的耐压值，也许就不时候调压后的需求了，比如，原来输出27V的开关电源，输出端电解电容耐压估计是35V的，当调整输出电压为35V以上时，该电容就必须更换为耐压高于最大输出电压的电容！否则，电容会发生爆炸，相当危险！
2)、其它元器件耐压问题，涉及开关管、肖特基整流二极管等。
3)、过压保护电路，很多开关电源，就设置了过压保护电路，比如明纬S-350-27开关电源，就由ZD1、R54、R55、Q6、LM358等构成了过压保护电路，当输出电压超过27V时，电路就会停止工作，因此，调整输出电压时，必须考虑！


二)、TL494调流

1、TL494输出电流的调整原理


图2是TL494关于调电流的局部电路图

这电路是不是和图1的调压很像？其实基本原来是相识的，只是利用了TL494内部的另外一个比较器而已。
和图1相似，参考电压还是利用两只电阻(R8、R9)串联，对5V基准电压分压，VD送入集成电路TL494第15脚，取样电压取自R5两端，再由R6、R7分压，VC送入集成电路TL494第16脚，两者进行比较，控制脉冲宽度。

不是调整电流吗？怎么还是参考电压和取样电压呢？关键就在R5，R5串联在输出回路中，输出电流会流过R5，然后在R5两端就会得到和电流成正比的电压，实现电流与电压的转换，然后的控制就和上面介绍的调压类似了。
R5是一个阻值很小而功率很低的电阻，通常在0.1欧姆左右甚至更小，而功率高达3-10瓦！


现在，我们假设要限定该开关电源的输出电流最大值为30A，电阻R5选0.02欧姆，那么
电阻R5两端的最大电压为0.02*30=0.6V
我们必须确定R6～R9的阻值，满足VC=VD，先确定参考电压VD，VD必须小于R5两端的最大电压，我们取0.2V吧，R9取1K，
R8可以这样计算：R8=(5V-0.2V)*R9/0.2V=4.8*1/0.2=24K
接下来确定R6和R7，还是先直接定R7为1K
R6可以这样计算：R6=(0.6V-0.2V)*R7/0.2V=0.4*1/0.2=2K


2、明纬S-350-27开关电源实际电路分析

明纬S-350-27开关电源的最大输出电流(限流)电路，和上面分析的略有差异，图3是等效图

该电路的取样电阻设计在开关变压器的中心抽头上，当电流流过R5时，不是像图2那样上正下负，而是上负下正(见图3标注)，为负电压！
正因为如此，所以将TL494第16脚接地，相当于取样电压为0V，正常工作时，取样电压VE大于0V，当输出电流达到最大设定值(限流值)时，TL494第16脚电压VE约等于16脚电压0V，限制了电流的最大值！


下图是明纬S-350-27开关电源的限流实际电路


L1、L2、L3实际上是并联的三只电阻，相当于图3的电流取样电阻R5，
R33、R34、R48，是取样分压电阻，我们来试着做相关的计算：
当输出电流为0A时，TL494第15脚电压为：VE=5V*R33/(R33+R34+R48)=5V*0.62/(0.62+47+2.7)=0.061605723V
当输出电流达到最大值350W/27V=12.96296296A，此时L1、L2、L3左右两端的电压刚好应该是-0.061605723V，和R33、R34、R48分压得到的+0.061605723V叠加，使VE＝0V，限流电流动作启动，输出电流不会继续增加！

于是我们可以计算出L1、L2、L3并联后的等效电阻值R5：R5=0.061605723V/12.96296296A=0.004752441欧姆！


现在，假设我们要调整该开关电源的输出电压为70V，根据总功率不变的原则，按功率350W计算
L1、L2、L3并联后最大总电流为：350W/70V＝5A
L1、L2、L3并联后等效电阻R5两端的电压为：-5A*0.004752441欧姆=-0.023762207V
现在，我们改变R34，调整TL494第15脚电压为0.023762207V
当输出电流为0A时，R33的电流为0.023762207V/R33=0.023762207V/0.62=0.03832614mA
R34与R48串联的总电阻为：(5V-0.023762207V)/0.03832614mA=129.8392636千欧姆，取130K！
将原来为2.7K的R48，更换为(130-47)=83K的电阻(或者近似阻值)，即可实现限流5A


3、其它
当然，以上只是针对固定电压、固定限流值的计算，如果采用电位器调节阻值，则可以实现输出电压、输出电流可调！

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15楼更新 SG3525、UC3842

梅花一党

认真点，本来我还想搞个整合文档，针对ATX电源改可调

独来独往

梅花一党 发表于 2024-1-25 12:59
认真点，本来我还想搞个整合文档，针对ATX电源改可调

期待着拜读您的ATX大作

xu21281971

改装难点是调流啸叫自激烧管，调整电容电阻，都不彻底，最后最有效的方案是调压调流电阻连线用屏蔽线，屏蔽层单端接地，改第二个电源，没有出现啸叫烧管。

独来独往

xu21281971 发表于 2024-1-25 15:14
改装难点是调流啸叫自激烧管，调整电容电阻，都不彻底，最后最有效的方案是调压调流电阻连线用屏蔽线，屏蔽 ...

说得对，希望坛友改装时参考

okok365

大神的东西，慢慢研究拜读。

独来独往

okok365 发表于 2024-1-25 16:54
大神的东西，慢慢研究拜读。

多谢鼓励

xxwwmm2017

讲得非常好

一老翁

收藏了，有时间再细看。

有点不烧

学习的好教程，谢谢楼主分享！

look㊣

这里是写错了吗？

独来独往

look㊣ 发表于 2024-1-30 09:14
这里是写错了吗？

多谢指正，
应该是功率很大，拼音输入法惹的祸

szthld

学习的好教程，谢谢楼主分享！

独来独往

二、开关电源改调压调流三剑客02：SG3525篇

SG3525是一种大家比较熟悉的开关电源芯片，广泛用于DC-AC逆变器和AC-DC变换的开关电源，这里，我们就来看看SG3525的调压调流原理。


1、SG3525开关电源调电压原理


图4是SG3525开关电源调压原理图

芯片16脚输出5.1V基准电压，电阻R3、R4对这5.1V基准电压进行分压，为内部电压比较器的反相输入端1脚提供参考电压VB，
直流输出电压则经过电阻R1、R2分压，为内部电压比较器的同相输入端2脚提供取样电压VA，
当取样电压VA＞参考电压VB时，SG3525芯片内部使输出脉宽变窄，从而降低输出电压，最终达到VA=VB，输出电压稳定在设定值！


对于一个固定输出电压的开关电源，改变R1～R2中任何一个电阻的阻值，都可以导致输出电压改变，通常是改变取样回路的电阻R1或者R2，如果将取样回路的电阻R1或者R2换成可变电阻(电位器)，就是输出电压可以调节的了！
输出电压的计算方法，和上面的TL494相似，可以参考上面的介绍，这里不再重复。

2、SG3525开关电源调电流原理

SG3525不像TL494那样在内部集成了电流比较器，SG3525内部只有一个比较器，所以，采用SG3525的开关电源，输出电流的限流往往采用外部的运放，如LM324、LM358等，但基本原理还是和TL494类似的。
首先，还是利用一个电流取样电阻，串联到输出端，参考图2中的R5，将输出电流转换为电压，然后由运放进行比较，用比较结果去控制输出脉宽，从而实现限流！

3、SG3525开关电源调压、调流经验

对于不同的采用SG3525的开关电源，调整输出电压时，重点查看SG3525芯片的1、2脚，简单办法就是改变1脚或者2脚对地电阻的阻值。
对于不同的采用SG3525的开关电源，调整输出电流时，重点查看输出端的大功率(个头也较大)电阻，从电流取样电阻查看与LM324或者LM358之类的运放的连接，就可以找到相关电阻进行调整。


三、开关电源改调压调流三剑客03：UC3842篇

UC3842，也是一个被广泛应用的开关电源控制芯片，这里，我们就来看看UC3842的调压调流原理。

1、UC3842开关电源调电压原理


图5是UC3842开关电源调压原理图

UC3842常用的是8脚封装，既然只有8个外部引脚，控制就不像TL494那么清晰了。
UC3842，将电压控制的参考电压集成到芯片内部了，8脚的5V基准电压，在内部经过R3、R4分压，在内部比较器同相输入端得到2.5V的参考电压，
输出电压经R1、R2分压得到取样电压VA，送入UC3842第2脚，实现电压控制。

改变取样分压电阻R1或者R2，即可改变输出电压，计算方法和TL494相似，请参考上面介绍的TL494调压计算。

2、UC3842开关电源调电流原理

虽然UC3842第3脚是电流控制引脚，但通常是用该脚控制开关管的最大电流，不建议做调整，如果要对整个开关电源的限流，建议使用外部的运放来实现，其限流原理和TL494相似，

3、UC3842开关电源调压、调流经验

对于不同的采用UC3842的开关电源，调整输出电压时，重点查看UC3842芯片的2脚，简单办法就是改变2脚对地电阻的阻值。



以上只是我的一些粗浅认识，在计算过程中，没有严格进行单位换算，但不影响结果。错误之处，还请指正！

清风车影

讲的非常好！！

whleefs

很好的资料。楼主辛苦了。谢谢分享。

yrj202

好像明白了！

262818815

学习的好教程，最近也在改ATX，谢谢楼主分享！

csp_csp

很精辟，值得好好学习一下

沧浪氵

归纳要点，总结精华，干货实用