开关电源双环控制原理

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一、反激电路工作原理

反击电路工作原理，以单端反激电路原理为例，原理是反激开关电源采用了稳定性很好的双环路反馈（输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路）控制系统，就可以通过开关电源的PWM（脉冲宽度调制器）迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。

单端反激式开关电源以主开关管的周期性导通和关断为主要特征。开关管导通时，变压器一次侧线圈内不断储存能量;而开关管关断时，变压器将一次侧线圈内储存的电感能量通过整流二极管给负载供电，直到下一个脉冲到来，开始新的周期。

开关电源中的脉冲变压器起着非常重要的作用：一是通过它实现电场—磁场—电场能量的转换，为负载提供稳定的直流电压;二是可以实现变压器功能，通过脉冲变压器的初级绕组和多个次级绕组可以输出多路不同的直流电压值，为不同的电路单元提供直流电量;三是可以实现传统电源变压器的电隔离作用，将热地与冷地隔离，避免触电事故，保证用户端的安全。

二、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。

开关电源通用电压模式解读——民熔电气专家的精彩攻略足够惊艳

开关电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。民熔开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，所以民熔开关电源比较节省能源，产生废热较少。民熔开关电源的高转换效率是其一大优点，而民熔开关电源工作频率高，也可以使用小尺寸、轻重量的变压器，民熔开关电源重量也会比较轻。民熔开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域。

电压模式和电流模式是开关电源系统中两种常见的控制方式。而下面小课堂主要是分享关于电压模式中的通用电压模式解读。好的电压模式可以在最后的链接中看到。

开关电源有PFM和PWM两种控制方式：PFM以变频方式工作，通过调节工作频率来保持输出电压或电流恒定。PWM工作在一个固定的频率，并通过调整脉冲宽度，即占空比来保持输出电压或电流恒定。在电源系统中，电压采样信号包括输入电压和输出电压，电流采样信号包括电源电感的直流压降、电流采样电阻电压和功率MOSFET的开关电压降。这些信号可形成单回路、双环或多回路反馈系统，实现稳压、稳流或恒功率控制，实现过电压、欠压保护和过流保护均流、输出电压分选和跟踪等辅助功能。

　　通用电压模式的工作原理及特点

　　在电压型控制系统中，只有一个电压反馈环。电压反馈环包括电压误差放大器、反馈分压电阻和反馈补偿网络。电压误差放大器的同相端连接到参考电压Vref，反馈分压电阻连接到电压误差放大器的反相端FB，反馈补偿网络连接到电压误差放大器的逆变端FB和输出端comp，输出comp的电压是VC。电压误差放大器的输出连接到PWM比较器的同相端。PWM比较器逆变端的输入信号是由时钟同步信号产生的斜坡发生器输出的连续锯齿波。

　　1、电压模式工作过程

　　电压模式的工作过程分为两个阶段：

　　（1）时钟振荡器输出脉冲信号为高电平，高端开关管打开，开关周期开始。电流被磁化，电流线性增加。由于锯齿波的电压低于VC，PWM比较器输出的电压较低。

　　（2）当锯齿电压上升到高于VC的电压时，PWM比较器输出翻转，高端开关关断，低端同步MOSFET或续流二极管打开，电感器施加的电压为负，电感消磁，电流线性下降。重复进行，直到时钟同步信号到达下一个开关周期的开始。

　　2、调节工作原理

　　电压模式调节的原理如下：

　　（1）当输出负载增加时，输出电压降低，VC升高。只有当脉宽调制（PWM）值增大时，才可以使电压比之增大。因此，开关管的接通时间增加，占空比增加，输入功率增加。因此，输出电压增加。当输出电压上升到规定范围时，系统保持平衡。

　　（2）当输出负载降低时，输出电压升高，VC降低。在较低的电压下，锯齿波电压可以等于VC值，这使得PWM比较器发生翻转。因此，开关管的导通时间缩短，占空比降低，输入功率降低。因此，输出电压降低。当输出电压降至规定范围时，系统保持平衡。

　　电压误差放大器的功能是检测输入到FB管脚的直流电压信号的微小变化。通过电压误差放大器将FB引脚的电压V-与参考电压Vref之间的差值放大输出。输出的VC是一个相对干净的具有一定幅度的直流低频反馈控制信号，开关电源输出的高频开关噪声信号被滤除，从而保证稳态输出精度。

　　高频开关噪声的频率和幅值都很高。如果高频开关噪声衰减不够，系统容易受到干扰，不能稳定工作。但是，如果高频开关噪声衰减过大，则系统带宽窄，动态响应慢。因此，有必要进行折衷设计，使电压误差放大器的低频增益保持较高，高频增益较低，对整个闭环系统进行补偿，使闭环系统稳定工作。

　　3、外加限流保护

　　从电压模式的工作原理可以看出，该系统没有内置限流功能的保护电路。同时，系统对输入和输出的瞬态变化响应缓慢。当输入电压突然降低或负载阻抗突然降低时，由于主电路输出电容和电感较大，电容和电感具有移相延迟效应，输出电压的降低也会延迟。输出电压低的信号通过电压误差放大器补偿电路的延时延时传输到PWM比较器，从而使脉冲宽度变宽，而这两个延时的后遗症是导致瞬态响应慢的主要原因。为了提高系统的可靠性，必须增加限流保护电路。指出限流保护电路只起限流作用，不参与系统的内部反馈调节。

上面就是小课堂今天分享的，关于开关电源通用电压模式的介绍。在民熔小课堂的分享之后，大家应该都有一定的深入了解。但开关电源的领域是很大的，受限于篇幅这个问题，小课堂在开关电源通用电压模式方面其实还有更多的经验。而大家如果在使用开关电源遇到其他问题，或者想了解其他电气产品的资料和技巧，可以去看看威?工种昊“民熔电气集团”。里面有着超多民熔小课堂精心准备的资料，在电气方面有疑惑的朋友可以去观摩的。还有更多的精彩电气视频，可以在下方图片去了解哦。

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