12v开关电源电路图 12v开关电源原理图

12V开关电源的基本构成

一个基本的12V开关电源包括输入电源滤波器、桥式整流器、大电容滤波、直流-直流变换器等部分。

1、输入电源滤波器

输入电源滤波器是用来过滤输入电源的交流干扰的，它包括电容、电感等元器件。它们的组合可以形成谐振回路，从而可以滤掉输入电源的高频杂波，保护电路不受高频干扰的影响。

2、桥式整流器

桥式整流器是用来将输入电源的交流电转换为直流电的，它采用四个二极管组成。当输入电源为正半周时，D1和D4导通，输出电压即为正半周的峰值；当输入电源为负半周时，D2和D3导通，输出电压即为负半周的峰值。因此，桥式整流器把输入电源的交流电转换为直流电。

3、大电容滤波

在桥式整流器输出直流电后，使用大容量电解电容对输出电压进行滤波，以保证输出电压的稳定性。从而得到平滑的DC电压。

4、直流-直流变换器

直流-直流变换器是12V开关电源的核心部分。它采用开关管和变压器，并应用PWM技术控制功率变换。通过不同通断时间比，控制开关管通断的时间比以控制输出电压和电流。变压器将输出电压通过电气绝缘的方式进行升压、降压，绝缘性能良好。

当输入电源接通时，电压通过输入电源滤波器后进入桥式整流器，经过整流滤波后得到平滑的直流电。该直流电作为开关电源的输出电压。

开关电源原理图

12V开关电源电路原理

一、稳流与稳压工作模式

1、稳流工作模式

当电源处于稳流工作状态时，电压环会饱和，其输出会大于电流给定值，此时电压环不发挥作用，只有电流环在工作。

这种模式下，输出电压可能会随负载变化而有所波动，但输出电流被限制在给定范围内。

2、稳压工作模式

在稳压工作状态下，电压环会退饱和，电流给定值会大于电压环的输出。此时，电流给定运算放大器会饱和，电流给定值不再起作用，电压环和电流环同时工作，形成双环控制结构。

这种模式下，输出电压被稳定在给定范围内，同时输出电流也受到一定限制。

二、高频逆变技术

12V开关电源采用了高频逆变技术，其中IGBT作为功率开关器件的全桥拓扑结构被广泛应用。主电路涵盖了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、输出整流环节以及输出LC滤波器等多个关键组件。

三、软开关技术

为了提高效率、减小体积并增强可靠性，12V开关电源引入了软开关技术。该技术利用变压器的漏感及管子的寄生电容谐振来实现零电压软开关（ZVS）。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%以上的负载范围内也实现了零电压软开关。这显著降低了开关损耗和噪声。

四、控制电路的设计

控制电路采用了电压电流双环结构，其中内环专注于电流控制，外环负责电压调节。两环均采用PID调节器。这种设计不仅实现了对输出电流的有效限制，还显著提高了输出的动态响应速度，有助于减小输出电压的纹波。

在实际应用中，控制电路还实现了稳压稳流的自动转换。当负载变化时，电源能够自动从稳流模式切换到稳压模式或从稳压模式切换到稳流模式，以确保输出电压和输出电流始终在预定的范围内。

五、其他关键组件

1、反馈线圈：与二极管、电容等一起组成稳压电路，用于调节输出电压。

2、过流保护电路：由电阻、二极管和晶体管等组成，用于在电源工作电流过大时保护电源不受损坏。

3、隔直电容：能够平衡变压器伏秒值，有效防止偏磁现象的发生。

4、谐振电感：巧妙利用变压器本身的漏感设计而成，避免过大导致关断电压尖峰过高，从而保护开关管并降低关断损耗。

直流-直流变换器的控制原理

1、控制PWM信号的生成

可以使用IC控制芯片来产生PWM信号。IC控制芯片有多个引脚，其中一个是用来接收开关电源的反馈信号，还有一个是用来控制PWM信号的输出。当反馈信号与设定值不同，IC控制芯片调整PWM信号，以达到输出电压的设定值。这个电路主要是用来控制输出电压，使得输出电压始终维持在设定的值范围内。

2、开关管的控制

开关管接在变压器的一端，负责对电路进行开关操作。当输入电压经过变压处理后，进入开关管的场效应管，从而控制开关管的导通和断开。因为场效应管响应快速，因此它是控制开关管的一个好选择。开关频率一般在20kHz到200kHz之间。

3、变压器的工作原理

变压器的原理如下：当通过变压器输入的直流电通过管子和电感的交替开关，即磁场的变化是通过电感进行传输的。如果在输入端的电感上与直流电限制组成的磁场发生变化，变压器的另外一端就会有电压在变化。因此变压器可以在输出端等比例变换电压，而且能够进行电气隔离。