开关电源原理图(开关电源原理图视频讲解)

开关电源电路图 开关电源工作原理

　　开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。下面我们来看看开关电源电路图以及开关电源工作原理吧。

　　一、开关式稳压电源的基本工作原理

　　开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。

　　调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。

　　对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压U。可由公式计算，

　　即Uo=Um×T1/T

　　式中Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。

　　从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。

　　二、开关式稳压电源的原理电路图

　　1、基本电路

　　图二开关电源电路图

　　开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。

　　交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。

　　控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。

　　2.单端反激式开关电源电路图

　　单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1导通时，高频变压器T初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器T初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1整流和电容C滤波后向负载输出。

　　单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20-100W，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。

　　单端反激式开关电源使用的开关管VT1承受的最大反向电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20-200kHz之间。

　　3.单端正激式开关电源电路图

　　单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时，VD2也

　　导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感L储存能量;当开关管VT1截止时，电感L通过续流二极管VD3继续向负载释放能量。

　　在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和

　　复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于50%。由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50-200W的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。

　　4.自激式开关稳压电源电路图

　　自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。

　　当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2中感应出使VT1基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1很快饱和。与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，致使VT1退出饱和区，Ic开始减小，在L2中感应出使VT1基极为负、发射极为正的电压，使VT1迅速截止，这时二极管VD1导通，高频变压器T初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时，L2中没有感应电压，直流供电输人电压又经R1给C1反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振荡下去。这里就像单端反激式开关电源那样，由变压器T的次级绕组向负载输出所需要的电压。

　　自激式开关电源中的开关管起着开关及振荡的双重作从，也省去了控制电路。电路中由于负载位于变压器的次级且工作在反激状态，具有输人和输出相互隔离的优点。这种电路不仅适用于大功率电源，亦适用于小功率电源。

　　5.推挽式开关电源电路图

　　推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路，高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管VT1和VT2，两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止，在变压器T次级统组得到方波电压，经整流滤波变为所需要的直流电压。

　　这种电路的优点是两个开关管容易驱动，主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大，一般在100-500W范围内。

　　6.降压式开关电源电路图

　　降压式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管VT1导通时，二极管VD1截止，输人的整流电压经VT1和L向C充电，这一电流使电感L中的储能增加。当开关管VT1截止时，电感L感应出左负右正的电压，经负载RL和续流二极管VD1释放电感L中存储的能量，维持输出直流电压不变。电路输出直流电压的高低由加在VT1基极上的脉冲宽度确定。

　　这种电路使用元件少，它同下面介绍的另外两种电路一样，只需要利用电感、电容和二极管即可实现。

　　7.升压式开关电源电路图

　　升压式开关电源的稳压电路如图八所示。当开关管VT1导通时，电感L储存能量。当开关管VT1截止时，电感L感应出左负右正的电压，该电压叠加在输人电压上，经二极管VD1向负载供电，使输出电压大于输人电压，形成升压式开关电源。

　　8.反转式开关电源电路图

　　反转式开关电源的典型电路如图九所示。这种电路又称为升降压式开关电源。无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低于输出端的稳定电压，电路均能正常工作。

　　当开关管VT1导通时，电感L储存能量，二极管VD1截止，负载RL靠电容C上次的充电电荷供电。当开关管VT1截止时，电感L中的电流继续流通，并感应出上负下正的电压，经二极管VD1向负载供电，同时给电容C充电。

　　以上就是小编为大家介绍的开关电源电路图以及开关电源工作原理的内容，希望能够帮助到您。更多关于开关电源电路图的相关资讯，请继续关注土巴兔学装修。

12v开关电源电路图及原理？

本文介绍的开关电源，输出电压从0～12V、电流从0～5000A连续可调，满载输出功率为60kW。由于采用了ZVT软开关等技术，同时采用了较好的散热结构，该电源的各项指标都满足了用户的要求。

12v开关电源其实是能够有效地维持输出电压稳定的一种电源。那么如果开关电源的电压不稳定将会影响到设备的正常运行，我们要怎么把电压调到适合的位置，12v开关电源怎么调电压，我们可以先看下12v开关电源电路图讲解，这样就会明白12v开关电源怎么调电压，一起学习吧！

主电路的拓扑结构

鉴于如此大功率的输出，高频逆变部分采用以IGBT为功率开关器件的全桥拓扑结构，整个主电路如图1所示，包括：工频三相交流电输入、二极管整流桥、EMI滤波器、滤波电感电容、高频全桥逆变器、高频变压器、输出整流环节、输出LC滤波器等。

隔直电容Cb是用来平衡变压器伏秒值，防止偏磁的。考虑到效率的问题，谐振电感LS只利用了变压器本身的漏感。因为如果该电感太大，将会导致过高的关断电压尖峰，这对开关管极为不利，同时也会增大关断损耗。另一方面，还会造成严重的占空比丢失，引起开关器件的电流峰值增高，使得系统的性能降低。

控制电路的设计

由于在本电源中使用的开关元件的过载承受能力有限，必须对输出电流进行限制，因此，控制电路采用电压电流双环结构(内环为电流环，外环为电压环)，调节器均为PID。图8为控制电路的原理框图。加入电流内环后，不仅可以对输出电流加以限制，并且可以提高输出的动态响应，有利于减小输出电压的纹波。

在实际的控制电路中采用了稳压、稳流自动转换方式。图9为稳压稳流自动转换电路。开关电源原理是：稳流工作时，电压环饱和，电压环输出大于电流给定，从而电压环不起作用，只有电流环工作；在稳压工作时，电压环退饱和，电流给定大于电压环的输出，电流给定运算放大器饱和，电流给定不起作用，电压环及电流环同时工作，此时的控制器为双环结构。这种控制方式使得输出电压、输出电流均限制在给定范围内，具体的工作方式由给定电压、给定电流及负载三者决定。

由于本电源的容量为60kW，为了提高效率、减小体积、提高可靠性，因此，采用软开关技术。高频全桥逆变器的控制方式为移相FB-ZVS控制方式它利用变压器的漏感及管子的寄生电容谐振来实现ZVS。控制芯片采用Unitrode公司生产的UC3875N。通过移相控制，超前桥臂在全负载范围内实现了零电压软开关，滞后桥臂在75%以上的负载范围内实现了零电压软开关。图2为滞后桥臂IGBT的驱动电压和集射极电压波形，可以看出实现了零电压开通。

12v开关电源电路图讲解

1、市电经D1整流及C1滤波后得到约300V的直流电压加在变压器的①脚(L1的上端)，同时此电压经R1给V1加上偏置后后使其微微导通，有电流流过L1，同时反馈线圈L2的上端(变压器的③脚)形成正电压，此电压经C4、R3反馈给V1，使其更导通，乃至饱和，最后随反馈电流的减小，V1迅速退出饱和并截止，如此循环形成振荡，在次级线圈L3上感应出所需的输出电压。

2、L2是反馈线圈，同时也与D4、D3、C3一起组成稳压电路。当线圈L3经D6整流后在C5上的电压升高后，同时也表现为L2经D4整流后在C3负极上的电压更低，当低至约为稳压管D3(9V)的稳压值时D3导通，使V1有基极短路到地，关断V1，最终使输出电压降低。

3、电路中R4、D5、V2组成过流保护电路。当某些原因引起V1的工作电流大太时，R4上产生的电压互感器经D5加至V2基极，V2导通，V1基极电压下降，使V1电流减小。D3的稳压值理论为9V+0.5~0.7V，在实际应用时，若要改变输出电压，只要更换不同稳压值的D3即可，稳压值越小，输出电压越低，反之则越高。

总结

该电源装置中，使用移相全桥软开关技术，使得功率器件实现零电压软开关，减小了开关损耗及开关噪声，提高了效率；设计并使用了一种新颖的高频功率变压器，通过调整单个变压器的原边电压使输出整流二极管实现自动均流；设计并使用了容性功率母排，减小了系统中的振荡，减小了功率母排的发热。控制电路中采用了稳压稳流自动转换方案，实现了输出稳压稳流的自动切换，提高了电源的可靠性及输出的动态响应，减小了输出电压的纹波。

实验取得了令人满意的结果，其中功率因数可达0.92，满载效率为87%，输出电压纹波小于25mV。不仅如此，各项指标都达到甚至超过了用户要求，而且通过了有关部门的技术鉴定，现已批量投入生产。

开关电源工作原理

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。 与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。 控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。

电脑开关电源原理图

工作原理: 2.4、PS信号和PG信号产生电路以及脉宽调制控制电路 微机通电后，由主板送来的PS信号控制IC2的④脚(脉宽调制控制端)电压，待机时，主板启动控制电路的电子开关断开，PS信号输出高电平3.6V，经R37到达IC1（电压比较放大器LM339N）的⑥脚（启动端），由内部经IC1的③脚，对C35进行充电，同时IC1的②脚经R41送出一个比较电压给IC2的④脚，IC2的④脚电压由零电位开始逐渐上升，当上升的电压超过3V时，封锁IC2⑧、○11脚的调制脉宽电压输出，使T2推动变压器、T1主电源开关变压器停振，从而停止提供+3.3V、±5V、±12V等各路输出电压，电源处于待机状态。受控启动后，PS信号由主板启动控制电路的电子开关接地，IC1的⑥脚为低电平（0V）,IC2的④脚变为低电平（0V），此时允许⑧、○11脚输出脉宽调制信号。IC2的○13
脚（输出方式控制端）接稳压+5V (由IC2内部稳压输出+5V电压)，脉宽调制器为并联推挽式输出，⑧、○11脚输出相位差180度的脉宽调制信号,输出频率为IC2的⑤、⑥脚外接定时阻容元件R30、C30的振荡频率的一半，控制推动三极管Q3、Q4的c极连接的T2次级绕组的激励振荡。T2初级它激振荡产生的感应电动势作用于T1主电源开关变压器的初级绕组，从T1次级绕组的感应电动势整流输出+3.3V、±5V、±12V等各路输出电压。 D12、D13以及C40用于抬高推动管Q3、Q4的e极电平，使Q3、Q4的b极有低电平脉冲时能可靠截止。C35用于通电瞬间封锁IC2的⑧、○11脚输出脉宽调制信号脉冲，ATX电源通电瞬间，由于C35两端电压不能突变，IC2的④脚输出高电平，⑧、○11脚无驱动脉冲信号输出。随着C35的充电，IC2的启动由PS信号电平高低来加以控制，PS信号电平为高电平时IC2关闭，为低电平时IC2启动并开始工作。 PG产生电路由IC1（电压比较放大器LM339N）、R48、C38及其周围元件构成。待机时IC2的③脚（反馈控制端）为零电平，经R48使 IC1的⑨脚正端输入低电位，小于○11脚负端输入的固定分压比，○13脚（PG信号输出端）输出低电位，PG向主机输出零电平的电源自检信号，主机停止工作处于待机状态。受控启动后IC2的③脚电位上升，IC1的⑨脚控制电平也逐渐上升，一旦IC1的⑨脚电位大于○11脚的固定分压比，经正反馈的迟滞比较放大器，○13脚输出的PG信号在开关电源输出电压稳定后再延迟几百毫秒由零电平起跳到+5V，主机检测到PG电源完好的信号后启动系统，在主机运行过程中若遇市电停电或用户执行关机操作时，ATX开关电源+5V输出电压必然下跌，这种幅值变小的反馈信号被送到IC2的①脚（电压取样放大器同相输入端），使IC2的③脚电位下降，经R48使IC1的⑨脚电位迅速下降，当⑨脚电位小于○11脚的固定分压电平时，IC1的○13脚将立即从+5V下跳到零电平，关机时PG输出信号比ATX开关电源＋5V输出电压提前几百毫秒消失，通知主机触发系统在电源断电前自动关闭，防止突然掉电时硬盘的磁头来不及归位而划伤硬盘。 2.5、主电源电路及多路直流稳压输出电路 插图75 微机受控启动后，PS信号由主板启动控制电路的电子开关接地，允许IC2的⑧、○11脚输出脉宽调制信号，去控制与推动三极管Q3、Q4的c极相连接的T2推动变压器次级绕组产生的激励振荡脉冲。T2的初级绕组由它激振荡产生的感应电动势作用于T1主电源开关变压器的初级绕组，从T1次级①②绕组产生的感应电动势经D20、D28整流、L2（功率因素校正变压器，以它为主来构成功率因素校正电路，简称PFC电路，起自动调节负载功率大小的作用。当负载要求功率很大时，则PFC电路就经过L2来校正功率大小，为负载输送较大的功率；当负载处于节能状态时，要求的功率很小，PFC电路通过L2校正后为负载送出较小的功率，从而达到节能的作用。）第④绕组以及C23滤波后输出—12V电压；从T1次级③④⑤绕组产生的感应电动势经D24、D27整流、L2第①绕组及C24滤波后输出—5V电压；从T1次级③④⑤绕组产生的感应电动势经D21（场效应管）、L2第②③绕组以及C25、C26、C27滤波后输出+5V电压；从T1次级③⑤绕组产生的感应电动势经L6、L7、D23（场效应管）、L1以及C28滤波后输出+3.3V电压；从T1次级⑥⑦绕组产生的感应电动势经D22（场效应管）、L2第⑤绕组以及C29滤波后输出+12V电压。其中，每两个绕组之间的R（5Ω/1/2W）、C(103)
组成尖峰消除网络，以降低绕组之间的反峰电压，保证电路能够持续稳定地工作。 2.6、自动稳压稳流控制电路 （1）+3.3V自动稳压电路 IC5（精密稳压电路TL431）、Q2、R25、R26、R27、R28、R18、R19、R20、D30、D31、D23（场效应管）、R08、C28、C34等组成+3.3V自动稳压电路。 当输出电压(+3.3V)升高时，由R25、R26、R27取得升高的采样电压送到IC5的G端，使UG电位上升，UK电位下降，从而使Q2导通，升高的+3.3V电压通过Q2的ec极，R18、D30、D31送至D23的S极和G极，使D23提前导通，控制D23的D极输出电压下降，经L1使输出电压稳定在标准值（+3.3V）左右，反之，稳压控制过程相反。 （2）+5V、+12V自动稳压电路 IC2的①、②脚电压取样放大器正、负输入端，取样电阻R15、R16、R33、R35、R69、R47、R32构成+5V、+12V自动稳压电路。 当输出电压升高时(+5V或+12V)，由R33、R35、R69并联后的总电阻取得采样电压送到IC2的①脚和②脚基准电压相比较，输出误差电压与芯片内锯齿波产生电路的振荡脉冲在PWM比较放大器中进行比较放大，使⑧、○11脚输出脉冲宽度降低，输出电压回落至标准值的范围内，反之稳压控制过程相反，从而使开关电源输出电压保持稳定。 （3）+3.3V、+5V、+12V自动稳压电路 IC4（精密稳压电路TL431）、Q1、R01、R02、R03、R04、R05、R005、D7、C09、C41等组成+3.3V、+5V、+12V自动稳压电路。 当输出电压升高时，T3次级绕组产生的感应电动势经D50、C04整流滤波后一路经R01限流送至IC3的①脚，另一路经R02、R03获得增大的取样电压送至IC4的G端，使UG电位上升，UK电位下降，从而使IC4内发光二极管流过的电流增加，使光敏三极管导通，从而使Q1导通，同时经负反馈支路R005、C41使开关三极管Q03的e极电位上升，使得Q03的b极分流增加，导致Q03的脉冲宽度变窄，导通时间缩短，最终使输出电压下降，稳定在规定范围之内。反之，当输出电压下降时，则稳压控制过程相反。 1VIC2的○15、○16脚电流取样放大器正、负输入端，取样电阻R51、R56、R57构成负载自动稳流电路。负端输入○15脚接稳压+5V，正端输入○16脚，该脚外接的R51、R56、R57与地之间形成回路，当负载电流偏高时，由R51、R56、R57支路取得采样电流送到IC2的○15脚和○16脚基准电流相比较，输出误差电流与芯片内锯齿波产生电路的振荡脉冲在PWM比较放大器中进行比较放大，使⑧、○11脚输出脉冲宽度降低，输出电流回落至标准值的范围之内，反之稳流控制过程相反，从而使开关电源输出电流保持稳定。

求开关电源的基本工作原理图

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关晶体管的开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，简单结构如图2-1所示。

图2-1开关电源基本电路

开关晶体管VT串联在输入电压VI和输出电压Vo之间，当晶体管VT的基极输入开关脉冲信号时，VT则被周期性地开关，即轮流交替处于饱和导通与截止。假定VT为理想开关，则VT饱和导通时基极。发射极之间的压降近似为零，输入电压Vi经VT加至输出端；反之，在VT截止期间，输出为零。VT经周期性开关后在输出端得到脉冲电压，且经滤波电路可得到其平均直流电压.

液晶彩电开关电源的基本工作原理是什么？

开关电源分为串联型开关电源和并联型开关电源，液晶彩电的开关电源电路采用的均是并联型开关电源。下图所示为并联型开关电源的基本原理图。

并联型开关电源的基本原理图

其中VT为开关管，T为开关变压器，VD为整流二极管，C为滤波电容，R为负载电阻。

当激励脉冲为高电平时，VT饱和导通，则T的初级绕组的磁能因VT的集电极电流逐渐升高而增加。由于次级绕组感应的电压的极性为上负、下正，所以整流管VD截止，电能便以磁能的形式储存在T中。在VT截止期间，T的各个绕组的脉冲电压反向，则次级绕组的电压变为上正、下负，整流管VD导通，T储存的能量经VD整流向C与负载释放，产生了直流电压，为负载电路提供供电电压。

并联型开关电源是反激式开关电源，即在开关管导通期间，整流管VD截止；在开关管VT截止期间，整流管VD导通，向负载提供能量。所以，这要求不但开关变压器T的电感量、滤波电容C的容量大，而且开关电源的内阻也要大。