开关电源的11种拓扑结构

1、基本名词

常见的基本结构

■Buck降压

■Boost升压

■Buck-Boost降压-升压

■Flyback反激

■Forward正激

■Two-TransistorForward双晶体管正激

■Push-Pull推挽

■HalfBridge半桥

■FullBridge全桥

■SEPIC

■C’uk

基本的脉冲宽度调制波形

这些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：

2、Buck降压

特点

■把输入降至一个较低的电压。

■可能是最简单的电路。

■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。

3、Boost升压

特点

■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)。

4、Buck-Boost降压-升压

特点

■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。

5、Flyback反激

特点

■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。

■这是隔离结构中最简单的

■增加次级绕组和电路可以得到多个输出。

6、Forward正激

特点

■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。

7、Two-TransistorForward双晶体管正激

特点

■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。

■主要优点：

■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。

8、Push-Pull推挽

特点

■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。

9、Half-Bridge半桥

特点

■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。

10、Full-Bridge全桥

特点

■较高功率变换器最为常用的拓扑结构。

■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。