開關電源原理圖(開關電源原理圖視頻講解)

開關電源電路圖 開關電源工作原理

　　開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。下面我們來看看開關電源電路圖以及開關電源工作原理吧。

　　一、開關式穩壓電源的基本工作原理

　　開關式穩壓電源接控制方式分為調寬式和調頻式兩種，在實際的應用中，調寬式使用得較多，在目前開發和使用的開關電源集成電路中，絕大多數也為脈寬調制型。因此下面就主要介紹調寬式開關穩壓電源。

　　調寬式開關穩壓電源的基本原理可參見下圖。

　　對于單極性矩形脈沖來說，其直流平均電壓Uo取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。直流平均電壓U。可由公式計算，

　　即Uo=Um×T1/T

　　式中Um為矩形脈沖最大電壓值;T為矩形脈沖周期;T1為矩形脈沖寬度。

　　從上式可以看出，當Um與T不變時，直流平均電壓Uo將與脈沖寬度T1成正比。這樣，只要我們設法使脈沖寬度隨穩壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達到穩定電壓的目的。

　　二、開關式穩壓電源的原理電路圖

　　1、基本電路

　　圖二開關電源電路圖

　　開關式穩壓電源的基本電路框圖如圖二所示。

　　交流電壓經整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進人高頻變換器被轉換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經整流濾波變為所需要的直流電壓。

　　控制電路為一脈沖寬度調制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調制及基準電壓等電路構成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關電源用集成電路。控制電路用來調整高頻開關元件的開關時間比例，以達到穩定輸出電壓的目的。

　　2.單端反激式開關電源電路圖

　　單端反激式開關電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側。所謂的反激，是指當開關管VT1導通時，高頻變壓器T初級繞組的感應電壓為上正下負，整流二極管VD1處于截止狀態，在初級繞組中儲存能量。當開關管VT1截止時，變壓器T初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1整流和電容C濾波后向負載輸出。

　　單端反激式開關電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20-100W，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對固定的負載。

　　單端反激式開關電源使用的開關管VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20-200kHz之間。

　　3.單端正激式開關電源電路圖

　　單端正激式開關電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當開關管VT1導通時，VD2也

　　導通，這時電網向負載傳送能量，濾波電感L儲存能量;當開關管VT1截止時，電感L通過續流二極管VD3繼續向負載釋放能量。

　　在電路中還設有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復位條件，即磁通建立和

　　復位時間應相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于50%。由于這種電路在開關管VT1導通時，通過變壓器向負載傳送能量，所以輸出功率范圍大，可輸出50-200W的功率。電路使用的變壓器結構復雜，體積也較大，正因為這個原因，這種電路的實際應用較少。

　　4.自激式開關穩壓電源電路圖

　　自激式開關穩壓電源的典型電路如圖五所示。這是一種利用間歇振蕩電路組成的開關電源，也是目前廣泛使用的基本電源之一。

　　當接入電源后在R1給開關管VT1提供啟動電流，使VT1開始導通，其集電極電流Ic在L1中線性增長，在L2中感應出使VT1基極為正，發射極為負的正反饋電壓，使VT1很快飽和。與此同時，感應電壓給C1充電，隨著C1充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，致使VT1退出飽和區，Ic開始減小，在L2中感應出使VT1基極為負、發射極為正的電壓，使VT1迅速截止，這時二極管VD1導通，高頻變壓器T初級繞組中的儲能釋放給負載。在VT1截止時，L2中沒有感應電壓，直流供電輸人電壓又經R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導通，再次翻轉達到飽和狀態，電路就這樣重復振蕩下去。這里就像單端反激式開關電源那樣，由變壓器T的次級繞組向負載輸出所需要的電壓。

　　自激式開關電源中的開關管起著開關及振蕩的雙重作從，也省去了控制電路。電路中由于負載位于變壓器的次級且工作在反激狀態，具有輸人和輸出相互隔離的優點。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。

　　5.推挽式開關電源電路圖

　　推挽式開關電源的典型電路如圖六所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側。電路使用兩個開關管VT1和VT2，兩個開關管在外激勵方波信號的控制下交替的導通與截止，在變壓器T次級統組得到方波電壓，經整流濾波變為所需要的直流電壓。

　　這種電路的優點是兩個開關管容易驅動，主要缺點是開關管的耐壓要達到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500W范圍內。

　　6.降壓式開關電源電路圖

　　降壓式開關電源的典型電路如圖七所示。當開關管VT1導通時，二極管VD1截止，輸人的整流電壓經VT1和L向C充電，這一電流使電感L中的儲能增加。當開關管VT1截止時，電感L感應出左負右正的電壓，經負載RL和續流二極管VD1釋放電感L中存儲的能量，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。

　　這種電路使用元件少，它同下面介紹的另外兩種電路一樣，只需要利用電感、電容和二極管即可實現。

　　7.升壓式開關電源電路圖

　　升壓式開關電源的穩壓電路如圖八所示。當開關管VT1導通時，電感L儲存能量。當開關管VT1截止時，電感L感應出左負右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經二極管VD1向負載供電，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開關電源。

　　8.反轉式開關電源電路圖

　　反轉式開關電源的典型電路如圖九所示。這種電路又稱為升降壓式開關電源。無論開關管VT1之前的脈動直流電壓高于或低于輸出端的穩定電壓，電路均能正常工作。

　　當開關管VT1導通時，電感L儲存能量，二極管VD1截止，負載RL靠電容C上次的充電電荷供電。當開關管VT1截止時，電感L中的電流繼續流通，并感應出上負下正的電壓，經二極管VD1向負載供電，同時給電容C充電。

　　以上就是小編為大家介紹的開關電源電路圖以及開關電源工作原理的內容，希望能夠幫助到您。更多關于開關電源電路圖的相關資訊，請繼續關注土巴兔學裝修。

12v開關電源電路圖及原理？

本文介紹的開關電源，輸出電壓從0～12V、電流從0～5000A連續可調，滿載輸出功率為60kW。由于采用了ZVT軟開關等技術，同時采用了較好的散熱結構，該電源的各項指標都滿足了用戶的要求。

12v開關電源其實是能夠有效地維持輸出電壓穩定的一種電源。那么如果開關電源的電壓不穩定將會影響到設備的正常運行，我們要怎么把電壓調到適合的位置，12v開關電源怎么調電壓，我們可以先看下12v開關電源電路圖講解，這樣就會明白12v開關電源怎么調電壓，一起學習吧！

主電路的拓撲結構

鑒于如此大功率的輸出，高頻逆變部分采用以IGBT為功率開關器件的全橋拓撲結構，整個主電路如圖1所示，包括：工頻三相交流電輸入、二極管整流橋、EMI濾波器、濾波電感電容、高頻全橋逆變器、高頻變壓器、輸出整流環節、輸出LC濾波器等。

隔直電容Cb是用來平衡變壓器伏秒值，防止偏磁的。考慮到效率的問題，諧振電感LS只利用了變壓器本身的漏感。因為如果該電感太大，將會導致過高的關斷電壓尖峰，這對開關管極為不利，同時也會增大關斷損耗。另一方面，還會造成嚴重的占空比丟失，引起開關器件的電流峰值增高，使得系統的性能降低。

控制電路的設計

由于在本電源中使用的開關元件的過載承受能力有限，必須對輸出電流進行限制，因此，控制電路采用電壓電流雙環結構(內環為電流環，外環為電壓環)，調節器均為PID。圖8為控制電路的原理框圖。加入電流內環后，不僅可以對輸出電流加以限制，并且可以提高輸出的動態響應，有利于減小輸出電壓的紋波。

在實際的控制電路中采用了穩壓、穩流自動轉換方式。圖9為穩壓穩流自動轉換電路。開關電源原理是：穩流工作時，電壓環飽和，電壓環輸出大于電流給定，從而電壓環不起作用，只有電流環工作；在穩壓工作時，電壓環退飽和，電流給定大于電壓環的輸出，電流給定運算放大器飽和，電流給定不起作用，電壓環及電流環同時工作，此時的控制器為雙環結構。這種控制方式使得輸出電壓、輸出電流均限制在給定范圍內，具體的工作方式由給定電壓、給定電流及負載三者決定。

由于本電源的容量為60kW，為了提高效率、減小體積、提高可靠性，因此，采用軟開關技術。高頻全橋逆變器的控制方式為移相FB-ZVS控制方式它利用變壓器的漏感及管子的寄生電容諧振來實現ZVS。控制芯片采用Unitrode公司生產的UC3875N。通過移相控制，超前橋臂在全負載范圍內實現了零電壓軟開關，滯后橋臂在75%以上的負載范圍內實現了零電壓軟開關。圖2為滯后橋臂IGBT的驅動電壓和集射極電壓波形，可以看出實現了零電壓開通。

12v開關電源電路圖講解

1、市電經D1整流及C1濾波后得到約300V的直流電壓加在變壓器的①腳(L1的上端)，同時此電壓經R1給V1加上偏置后后使其微微導通，有電流流過L1，同時反饋線圈L2的上端(變壓器的③腳)形成正電壓，此電壓經C4、R3反饋給V1，使其更導通，乃至飽和，最后隨反饋電流的減小，V1迅速退出飽和并截止，如此循環形成振蕩，在次級線圈L3上感應出所需的輸出電壓。

2、L2是反饋線圈，同時也與D4、D3、C3一起組成穩壓電路。當線圈L3經D6整流后在C5上的電壓升高后，同時也表現為L2經D4整流后在C3負極上的電壓更低，當低至約為穩壓管D3(9V)的穩壓值時D3導通，使V1有基極短路到地，關斷V1，最終使輸出電壓降低。

3、電路中R4、D5、V2組成過流保護電路。當某些原因引起V1的工作電流大太時，R4上產生的電壓互感器經D5加至V2基極，V2導通，V1基極電壓下降，使V1電流減小。D3的穩壓值理論為9V+0.5~0.7V，在實際應用時，若要改變輸出電壓，只要更換不同穩壓值的D3即可，穩壓值越小，輸出電壓越低，反之則越高。

總結

該電源裝置中，使用移相全橋軟開關技術，使得功率器件實現零電壓軟開關，減小了開關損耗及開關噪聲，提高了效率；設計并使用了一種新穎的高頻功率變壓器，通過調整單個變壓器的原邊電壓使輸出整流二極管實現自動均流；設計并使用了容性功率母排，減小了系統中的振蕩，減小了功率母排的發熱。控制電路中采用了穩壓穩流自動轉換方案，實現了輸出穩壓穩流的自動切換，提高了電源的可靠性及輸出的動態響應，減小了輸出電壓的紋波。

實驗取得了令人滿意的結果，其中功率因數可達0.92，滿載效率為87%，輸出電壓紋波小于25mV。不僅如此，各項指標都達到甚至超過了用戶要求，而且通過了有關部門的技術鑒定，現已批量投入生產。

開關電源工作原理

開關電源的工作過程相當容易理解，在線性電源中，讓功率晶體管工作在線性模式，與線性電源不同的是，PWM開關電源是讓功率晶體管工作在導通和關斷的狀態，在這兩種狀態中，加在功率晶體管上的伏-安乘積是很小的（在導通時，電壓低，電流大；關斷時，電壓高，電流小）/功率器件上的伏安乘積就是功率半導體器件上所產生的損耗。 與線性電源相比，PWM開關電源更為有效的工作過程是通過“斬波”，即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓來實現的。脈沖的占空比由開關電源的控制器來調節。一旦輸入電壓被斬成交流方波，其幅值就可以通過變壓器來升高或降低。通過增加變壓器的二次繞組數就可以增加輸出的電壓組數。最后這些交流波形經過整流濾波后就得到直流輸出電壓。 控制器的主要目的是保持輸出電壓穩定，其工作過程與線性形式的控制器很類似。也就是說控制器的功能塊、電壓參考和誤差放大器，可以設計成與線性調節器相同。他們的不同之處在于，誤差放大器的輸出（誤差電壓）在驅動功率管之前要經過一個電壓/脈沖寬度轉換單元。

電腦開關電源原理圖

工作原理: 2.4、PS信號和PG信號產生電路以及脈寬調制控制電路 微機通電后，由主板送來的PS信號控制IC2的④腳(脈寬調制控制端)電壓，待機時，主板啟動控制電路的電子開關斷開，PS信號輸出高電平3.6V，經R37到達IC1（電壓比較放大器LM339N）的⑥腳（啟動端），由內部經IC1的③腳，對C35進行充電，同時IC1的②腳經R41送出一個比較電壓給IC2的④腳，IC2的④腳電壓由零電位開始逐漸上升，當上升的電壓超過3V時，封鎖IC2⑧、○11腳的調制脈寬電壓輸出，使T2推動變壓器、T1主電源開關變壓器停振，從而停止提供+3.3V、±5V、±12V等各路輸出電壓，電源處于待機狀態。受控啟動后，PS信號由主板啟動控制電路的電子開關接地，IC1的⑥腳為低電平（0V）,IC2的④腳變為低電平（0V），此時允許⑧、○11腳輸出脈寬調制信號。IC2的○13
腳（輸出方式控制端）接穩壓+5V (由IC2內部穩壓輸出+5V電壓)，脈寬調制器為并聯推挽式輸出，⑧、○11腳輸出相位差180度的脈寬調制信號,輸出頻率為IC2的⑤、⑥腳外接定時阻容元件R30、C30的振蕩頻率的一半，控制推動三極管Q3、Q4的c極連接的T2次級繞組的激勵振蕩。T2初級它激振蕩產生的感應電動勢作用于T1主電源開關變壓器的初級繞組，從T1次級繞組的感應電動勢整流輸出+3.3V、±5V、±12V等各路輸出電壓。 D12、D13以及C40用于抬高推動管Q3、Q4的e極電平，使Q3、Q4的b極有低電平脈沖時能可靠截止。C35用于通電瞬間封鎖IC2的⑧、○11腳輸出脈寬調制信號脈沖，ATX電源通電瞬間，由于C35兩端電壓不能突變，IC2的④腳輸出高電平，⑧、○11腳無驅動脈沖信號輸出。隨著C35的充電，IC2的啟動由PS信號電平高低來加以控制，PS信號電平為高電平時IC2關閉，為低電平時IC2啟動并開始工作。 PG產生電路由IC1（電壓比較放大器LM339N）、R48、C38及其周圍元件構成。待機時IC2的③腳（反饋控制端）為零電平，經R48使 IC1的⑨腳正端輸入低電位，小于○11腳負端輸入的固定分壓比，○13腳（PG信號輸出端）輸出低電位，PG向主機輸出零電平的電源自檢信號，主機停止工作處于待機狀態。受控啟動后IC2的③腳電位上升，IC1的⑨腳控制電平也逐漸上升，一旦IC1的⑨腳電位大于○11腳的固定分壓比，經正反饋的遲滯比較放大器，○13腳輸出的PG信號在開關電源輸出電壓穩定后再延遲幾百毫秒由零電平起跳到+5V，主機檢測到PG電源完好的信號后啟動系統，在主機運行過程中若遇市電停電或用戶執行關機操作時，ATX開關電源+5V輸出電壓必然下跌，這種幅值變小的反饋信號被送到IC2的①腳（電壓取樣放大器同相輸入端），使IC2的③腳電位下降，經R48使IC1的⑨腳電位迅速下降，當⑨腳電位小于○11腳的固定分壓電平時，IC1的○13腳將立即從+5V下跳到零電平，關機時PG輸出信號比ATX開關電源＋5V輸出電壓提前幾百毫秒消失，通知主機觸發系統在電源斷電前自動關閉，防止突然掉電時硬盤的磁頭來不及歸位而劃傷硬盤。 2.5、主電源電路及多路直流穩壓輸出電路 插圖75 微機受控啟動后，PS信號由主板啟動控制電路的電子開關接地，允許IC2的⑧、○11腳輸出脈寬調制信號，去控制與推動三極管Q3、Q4的c極相連接的T2推動變壓器次級繞組產生的激勵振蕩脈沖。T2的初級繞組由它激振蕩產生的感應電動勢作用于T1主電源開關變壓器的初級繞組，從T1次級①②繞組產生的感應電動勢經D20、D28整流、L2（功率因素校正變壓器，以它為主來構成功率因素校正電路，簡稱PFC電路，起自動調節負載功率大小的作用。當負載要求功率很大時，則PFC電路就經過L2來校正功率大小，為負載輸送較大的功率；當負載處于節能狀態時，要求的功率很小，PFC電路通過L2校正后為負載送出較小的功率，從而達到節能的作用。）第④繞組以及C23濾波后輸出—12V電壓；從T1次級③④⑤繞組產生的感應電動勢經D24、D27整流、L2第①繞組及C24濾波后輸出—5V電壓；從T1次級③④⑤繞組產生的感應電動勢經D21（場效應管）、L2第②③繞組以及C25、C26、C27濾波后輸出+5V電壓；從T1次級③⑤繞組產生的感應電動勢經L6、L7、D23（場效應管）、L1以及C28濾波后輸出+3.3V電壓；從T1次級⑥⑦繞組產生的感應電動勢經D22（場效應管）、L2第⑤繞組以及C29濾波后輸出+12V電壓。其中，每兩個繞組之間的R（5Ω/1/2W）、C(103)
組成尖峰消除網絡，以降低繞組之間的反峰電壓，保證電路能夠持續穩定地工作。 2.6、自動穩壓穩流控制電路 （1）+3.3V自動穩壓電路 IC5（精密穩壓電路TL431）、Q2、R25、R26、R27、R28、R18、R19、R20、D30、D31、D23（場效應管）、R08、C28、C34等組成+3.3V自動穩壓電路。 當輸出電壓(+3.3V)升高時，由R25、R26、R27取得升高的采樣電壓送到IC5的G端，使UG電位上升，UK電位下降，從而使Q2導通，升高的+3.3V電壓通過Q2的ec極，R18、D30、D31送至D23的S極和G極，使D23提前導通，控制D23的D極輸出電壓下降，經L1使輸出電壓穩定在標準值（+3.3V）左右，反之，穩壓控制過程相反。 （2）+5V、+12V自動穩壓電路 IC2的①、②腳電壓取樣放大器正、負輸入端，取樣電阻R15、R16、R33、R35、R69、R47、R32構成+5V、+12V自動穩壓電路。 當輸出電壓升高時(+5V或+12V)，由R33、R35、R69并聯后的總電阻取得采樣電壓送到IC2的①腳和②腳基準電壓相比較，輸出誤差電壓與芯片內鋸齒波產生電路的振蕩脈沖在PWM比較放大器中進行比較放大，使⑧、○11腳輸出脈沖寬度降低，輸出電壓回落至標準值的范圍內，反之穩壓控制過程相反，從而使開關電源輸出電壓保持穩定。 （3）+3.3V、+5V、+12V自動穩壓電路 IC4（精密穩壓電路TL431）、Q1、R01、R02、R03、R04、R05、R005、D7、C09、C41等組成+3.3V、+5V、+12V自動穩壓電路。 當輸出電壓升高時，T3次級繞組產生的感應電動勢經D50、C04整流濾波后一路經R01限流送至IC3的①腳，另一路經R02、R03獲得增大的取樣電壓送至IC4的G端，使UG電位上升，UK電位下降，從而使IC4內發光二極管流過的電流增加，使光敏三極管導通，從而使Q1導通，同時經負反饋支路R005、C41使開關三極管Q03的e極電位上升，使得Q03的b極分流增加，導致Q03的脈沖寬度變窄，導通時間縮短，最終使輸出電壓下降，穩定在規定范圍之內。反之，當輸出電壓下降時，則穩壓控制過程相反。 1VIC2的○15、○16腳電流取樣放大器正、負輸入端，取樣電阻R51、R56、R57構成負載自動穩流電路。負端輸入○15腳接穩壓+5V，正端輸入○16腳，該腳外接的R51、R56、R57與地之間形成回路，當負載電流偏高時，由R51、R56、R57支路取得采樣電流送到IC2的○15腳和○16腳基準電流相比較，輸出誤差電流與芯片內鋸齒波產生電路的振蕩脈沖在PWM比較放大器中進行比較放大，使⑧、○11腳輸出脈沖寬度降低，輸出電流回落至標準值的范圍之內，反之穩流控制過程相反，從而使開關電源輸出電流保持穩定。

求開關電源的基本工作原理圖

開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關晶體管的開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，簡單結構如圖2-1所示。

圖2-1開關電源基本電路

開關晶體管VT串聯在輸入電壓VI和輸出電壓Vo之間，當晶體管VT的基極輸入開關脈沖信號時，VT則被周期性地開關，即輪流交替處于飽和導通與截止。假定VT為理想開關，則VT飽和導通時基極。發射極之間的壓降近似為零，輸入電壓Vi經VT加至輸出端；反之，在VT截止期間，輸出為零。VT經周期性開關后在輸出端得到脈沖電壓，且經濾波電路可得到其平均直流電壓.

液晶彩電開關電源的基本工作原理是什么？

開關電源分為串聯型開關電源和并聯型開關電源，液晶彩電的開關電源電路采用的均是并聯型開關電源。下圖所示為并聯型開關電源的基本原理圖。

并聯型開關電源的基本原理圖

其中VT為開關管，T為開關變壓器，VD為整流二極管，C為濾波電容，R為負載電阻。

當激勵脈沖為高電平時，VT飽和導通，則T的初級繞組的磁能因VT的集電極電流逐漸升高而增加。由于次級繞組感應的電壓的極性為上負、下正，所以整流管VD截止，電能便以磁能的形式儲存在T中。在VT截止期間，T的各個繞組的脈沖電壓反向，則次級繞組的電壓變為上正、下負，整流管VD導通，T儲存的能量經VD整流向C與負載釋放，產生了直流電壓，為負載電路提供供電電壓。

并聯型開關電源是反激式開關電源，即在開關管導通期間，整流管VD截止；在開關管VT截止期間，整流管VD導通，向負載提供能量。所以，這要求不但開關變壓器T的電感量、濾波電容C的容量大，而且開關電源的內阻也要大。