六款简单的开关电源电路设计，内附原理图详解

开关电源技术的深入解析：设计、原理及应用


引言

在电力电子领域，开关电源因其高效率、小型化和低噪声的特点，在现代电子设备中占据关键角色。本文旨在深入探讨及阐述六款常见的简单开关电源电路设计，包括其工作原理图详解。这些电路覆盖了从基础的单端正激式到推挽式，以及现代高效能的电源设计技术，特别侧重于24V开关电源的设计和应用。

款单端正激式开关电源




单端正激式开关电源的核心是利用了高频变压器的增压作用，其电路设计关键在于磁芯的适配和电路参数的优化。以图一为例，当开关管VT1导通时，负载电流通过VT1直接流入负载。当VT1关闭时，电流被迫通过续流二极管VD3继续向负载供电，同时电感L储存能量。电感和续流二极管的使用确保了电路中的电源转换和能量传输过程，限制了电源的最大输出电压，并确保了输出电压的稳定性。该电路的磁通建立与复位时间的平衡限制了占空比至最大50%，从而在输出功率范围（50200W）和实现较高的转换效率方面提供了一种有效途径。

节24V开关电源的工作原理

24V开关电源的构建涉及到高频PWM（脉冲宽度调制）信号的控制，使得电力从直流输入经过高频转换，达到50Hz以上的交流输出，然后再通过变压器进行适应输出要求的电压变换。具体而言，电压通过整流滤波步骤变为直流，再通过PWM控制的开关元件（如MOSFET）驱动的高频转换步骤被转化为高压交流，最后通过变压器变换输出所需电压。虽然24V的电路通过此机制可以实现多组作用于不同负载需求的输出，但其核心机制在于高频变换和电力控制。更高的频率降低了电磁干扰，提高了转换效率。

示例推挽式开关电源

推挽式开关电源的独特之处在于其利用两个相同的开关管互相对称工作。通过交替导通这两个开关管，能够产生一组不等的输出电压脉冲，输出电压的波形展示了一个理想的直流电压，并具有较好的稳定性和效率。单个输入直流经由整流器转换为脉冲直流，然后通过两个开关管自身以及高频变压器的级联作用产生更强大的输出波形。这种方法使得电路在相同组件下可以实现更大的输出功率（通常在100500W），同时结构同样适用于要求高功率输出场合。

电源反馈隔离电路

在所有电源设计中，反馈隔离电路是保持输出稳定的关键组成部分。以光电耦合器（如PC817）和并联稳压器（如TL431）为例，此电路能够实现信号在不同电压环境中的隔离传输。通过比较输入电压（经过稳定后的系统输出）与参考电压（基准输出电压），光电耦合器通过发射光脉冲调整内部开关状态，进而调整电流流量（PWM脉冲宽度）以维持输出电压稳定。反馈的微调很好地适配了负载需求，确保了在各种工作条件下的品质输出。

设计与实现

对于这六款开关电源设计，其核心设计理念聚焦于提高效率、减小尺寸与降低成本。从传统的磁芯电路到现代的电子元件使用，设计者通过选择合适的电容、电阻、二极管及导电元件，谨慎调整参数，以实现较佳的输出性能。单端正激式、推挽式和其他电路类型的设计涵盖了从理论到实践的验证，突显了在不同应用场合满足具体需求的创新途径。