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+05~07V，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092，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。

1、该电路为降压型非隔离拓扑结构电路，具体拓扑结构可以上网搜一下。
2、桥与电容组成整流滤波电路。
3、开关管导通时，电压经过电感L给后级电路供电，由于电感上电流不能突变，输出电流缓慢上升。
4、开关管关闭时，电感上储存的电量给后级供电。
5、当开关管具有一定频率时，后级将保持固定的电压持续不变。
6、上网搜索“降压型变换器”，有详细说明，大概工作原理为上述说明。

顾名思义，开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。

开关电源一般有三种工作模式：频率、脉冲宽度固定模式，频率固定、脉冲宽度可变模式，频率、脉冲宽度可变模式。前一种工作模式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作模式多用于开关稳压电源。

另外，开关电源输出电压也有三种工作方式：直接输出电压方式、平均值输出电压方式、幅值输出电压方式。同样，前一种工作方式多用于DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换；后两种工作方式多用于开关稳压电源。

根据开关器件在电路中连接的方式，开关电源，大体上可分为：串联式开关电源、并联式开关电源、变压器式开关电源等三大类。

其中，变压器式开关电源（后面简称变压器开关电源）还可以进一步分成：推挽式、半桥式、全桥式等多种；根据变压器的激励和输出电压的相位，又可以分成：正激式、反激式、单激式和双激式等多种；如果从用途上来分，还可以分成更多种类。

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值。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。

开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。

扩展资料：

与线性电源的比较

与传统的线性电源相比，开关电源的优势在于效率高（此处的效率可以简单的看作输入功率与输出功率之比），加之开关晶体管工作于开关状态，损耗较小，发热较低，不需要体积/重量非常大的散热器，因此体积较小、重量较轻。但开关电源工作时，由于频率较高，会对电网及周围设备造成干扰，因此，必须妥善的处理此问题。

线性电源的优势在于结构相对简单，可靠性相对较高，电流纹波率可以很容易的做到比较低，维修也较为方便。

实际上，现代的电路中，开关电源电路和线性电源电路在大多数情况下，是组合使用的——使用开关电源进行初步的变换，给纹波、精度要求不高的电路使用；同时，使用低压差稳压器（LDO）获取精密的、低纹波（噪声）的电压供诸如运算放大器（OP-AMP），模数转换器（A/D Converter）使用。

效率、电磁干扰

更高的输入电压以及同步整流模式使得交换式电源的电能转换过程的效率更高，即使电源控制器的电能消耗也被计入。更高的开关频率使得一些电源组件的体积得以减小，如变压器，但是高频率的开关动作会产生大量的电磁干扰。

谐振式顺向变换器产生的电磁干扰是所有类型的交换式电源中最小的，这是因为它使用了软切换开关技术。传统的硬切换开关会产生很大的电压、电流突波。相对硬切换开关而言，软切换开关可将电压、电流的突波降到最低

参考资料：

百度百科-开关电源

戴尔1100w服务器电源的启动原理是，当电源插入电源插座后，电源开关将被接通，电源模块将开始工作，模块将检测电源输入电压，并调整模块内部电路，以便于提供稳定的电源输出。当模块完成调整后，它将向主板发出启动信号，以便主板开始正常工作。

UPS有三种类型，既被动后备式、在线互动式和双转换在线式，每种类型的UPS的工作原理是不一样的：

被动后备式就是在市电正常上利用市电直接给负载供电，同时一个充电器给电池进行充电以保证电池处于满储能状态，在市电不正常时，启动逆变器利用电池贮存的电能继续给负载供电；这种类型的UPS一般为小功率的UPS，主要对象为PC机；

在线互动式也是在市电正常时利用市电对负载直接供电，但要对市电进行一定的处理，例如稳压、滤除一些骚扰等等，同时，利用一个双向的变换器对电池进行充电，以保持电池处于满充状态，在市电不正常时，双向变换器变成了逆变器，利用电池的电能继续给负载进行供电；这类UPS的功率也比较小，主要用在小型的计算中的服务器等；

双转换在线式UPS是先将市电变换成直流，一边给电池进行充电，一边供给下一级的逆变器，逆变器再将整流器或电池的直流变换成交流供给负载，这类UPS转换到电池供电的时间为0，且可以消除市电中的各种骚扰，主要用于大功率的UPS和非常重要的负载，市场上的3kVA以上的UPS基本上都是这种类型的UPS。

服务器等双电源设备的工作原理是：
一种由微处理器控制，用于电网系统中网电与网电或网电与发电机电源启动切换的装置，
可使电源连续源供电。服务器双电源，当常用电突然故障或停电时，
通过双电源切换开关，自动投入到备用电源上，（小负荷下备用电源也可由发电机供电，）
使设备仍能正常运行。最常见的是电梯、消防、监控上。

T1的交流电流是有IC1的第4/5脚对IC1的第8脚断续导通而产生的
基本工作原理是,通电后,R2将直流高压传递给IC1以启动其工作,并在IC1的第4/5脚与IC1的第8脚之间产生PWM之类的断续导通,这样在T1的第3/5脚所连接的初级绕组中就产生了交变电流,该交变电流就会在次级绕组中产生输出用的交变电流,然后经过整流滤波进行输出
与此同时,T1的第1/2脚所连的一个辅助绕组也会感应出一定的电源,整流滤波后供给IC1作为正常工作的电源
与此同时,T1的第12脚输出经过整流滤波后,作为反馈电路的取样点,通过IC2反馈给IC1,用来控制整个开关电源的输出电压

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