11种开关电源拓扑

时间:2021-08-11

  工作中我们常见的基本拓扑结构
  ■Buck降压
  ■Boost升压
  ■Buck-Boost降压-升压
  ■Flyback反激
  ■Forward正激
  ■Two-Transistor Forward双晶体管正激
  ■Push-Pull推挽
  ■Half Bridge半桥
  ■Full Bridge全桥
  ■SEPIC
  ■C’uk


  

  ★基本的脉冲宽度调制波形
  这些拓扑结构都与开关式电路有关。基本的脉冲宽度调制波形定义如下:


  

  ★Buck降压
    把输入降至一个较低的电压。
    可能是  简单的电路。
    电感/电容滤波器滤平开关后的方波。
    输出总是小于或等于输入。
    输入电流不连续 (斩波)。
    输出电流平滑。


 

  ★Boost升压
    把输入升至一个较高的电压。
    与降压一样,但重新安排了电感、开关和二极管
    输出总是比大于或等于输入(忽略二极管的正向压降)。
    输入电流平滑。
    输出电流不连续 (斩波)。


 

  ★Buck-Boost降压-升压
    电感、开关和二极管的另一种安排方法。
    结合了降压和升压电路的缺点。
    输入电流不连续 (斩波)。
    输出电流也不连续 (斩波)。
    输出总是与输入反向 (注意电容的极性),但是幅度可以小于或大于输入。
    “反激”变换器实际是降压-升压电路隔离(变压器耦合)形式。


    ★

Flyback 反激
    如降压-升压电路一样工作,但是电感有两个绕组,而且同时作为变压器和电感。
    输出可以为正或为负,由线圈和二极管的极性决定。
    输出电压可以大于或小于输入电压,由变压器的匝数比决定。
    这是隔离拓扑结构中  简单的。
    增加次级绕组和电路可以得到多个输出。


  ★Forward正激
    降压电路的变压器耦合形式。
    不连续的输入电流,平滑的输出电流。
    因为采用变压器,输出可以大于或小于输入,可以是任何极性。
    增加次级绕组和电路可以获得多个输出。
    在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。
    在开关接通阶段存储在初级电感中的能量,在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。


    

★Two-Transistor Forward双晶体管正激
    两个开关同时工作。
    开关断开时,存储在变压器中的能量使初级的极性反向,使二极管导通。
    每个开关上的电压永远不会超过输入电压。
    无需对绕组磁道复位。


  ★Push-Pull推挽
    开关(FET)的驱动不同相,进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。
    良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。
    全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。
    施加在FET上的电压是输入电压的两倍。。


 

  ★Half-Bridge半桥
    较高功率变换器极为常用的拓扑结构。
    开关(FET)的驱动不同相,进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。
    良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。而且初级绕组的利用率优于推挽电路。
    全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。
    施加在FET上的电压与输入电压相等。


  

  ★Full-Bridge全桥基
    较高功率变换器  为常用的拓扑结构。
    开关(FET)以对角对的形式驱动,进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。
    良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。
    全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。
    施加在 FETs上的电压与输入电压相等。
    在给定的功率下,初级电流是半桥的一半。


    ★

SEPIC单端初级电感变换器
    输出电压可以大于或小于输入电压。
    与升压电路一样,输入电流平滑,但是输出电流不连续。
    能量通过电容从输入传输至输出。
    需要两个电感。


 

  ★C’uk(Slobodan C’uk的  )
    输出反相。
    输出电压的幅度可以大于或小于输入。
    输入电流和输出电流都是平滑的。
    能量通过电容从输入传输至输出。
    需要两个电感。
    电感可以耦合获得零纹波电感电流。

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