什么是拓撲呢?所謂電路拓撲就是功率器件和電磁元件在電路中的連接方式,而磁性元件設計,閉環補償電路設計及其他所有電路元件設計都取決于拓撲。最基本的拓撲是Buck(降壓式)、Boost(升壓式)和Buck/Boost(升/降壓),單端反激(隔離反激),正激、推挽、半橋和全橋變化器。
開關電源的拓撲結構,常見拓撲大約有14種,每種都有自身的特點和適用場合。選擇原則是要看是大功率還是小功率,高壓輸出還是低壓輸出,以及是否要求器件盡量少等。
因此,要恰當選擇拓撲,熟悉各種不同拓撲的優缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就注定失敗。下面為大家整理匯總了開關電源20種基本拓撲,幫助系統掌握每種電路結構的工作原理與基本特性。
■?Two-Transistor Forward 雙晶體管正激這些拓撲結構都與開關式電路有關,基本的脈沖寬度調制波形定義如下:
■?輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管的正向壓降)■?輸出總是與輸入反向 (注意電容的極性),但是幅度可以小于或大于輸入■?“反激”變換器實際是降壓-升壓電路隔離(變壓器耦合)形式。■?如降壓-升壓電路一樣工作,但是電感有兩個繞組,同時作為變壓器和電感■?輸出可以為正或為負,由線圈和二極管的極性決定。■?輸出電壓可以大于或小于輸入電壓,由變壓器的匝數比決定。■?因為采用變壓器,輸出可以大于或小于輸入,可以是任何極性。■?在每個開關周期中必須對變壓器磁芯去磁。常用的做法是增加一個與初級繞組匝數相同的繞組。■?在開關接通階段存儲在初級電感中的能量,在開關斷開階段通過另外的繞組和二極管釋放。八、Two-Transistor Forward雙晶體管正激■?開關斷開時,存儲在變壓器中的能量使初級的極性反向,使二極管導通。
■?開關(FET)的驅動不同相,進行脈沖寬度調制(PWM)以調節輸出電壓。■?良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。■?全波拓撲結構,所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。■?開關(FET)的驅動不同相,進行脈沖寬度調制(PWM)以調節輸出電壓。■?良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。而且初級繞組的利用率優于推挽電路。■?全波拓撲結構,所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。■?開關(FET)以對角對的形式驅動,進行脈沖寬度調制(PWM)以調節輸出電壓。■?良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。■?全波拓撲結構,所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。
■?與升壓電路一樣,輸入電流平滑,但是輸出電流不連續。十三、C'uk(Slobodan C'uk 的專利)
■?忽略開關和電感中的損耗, D 與負載電流無關。輸入電流不連續 (斬波), 輸出電流連續 (平滑)。
■?電感電流仍然是連續的,只是當開關再次接通時 “達到”零,這被稱為 “臨界導電”。輸出電壓仍等于輸入電壓乘以 D。
■?在這種情況下,電感中的電流在每個周期的一段時間中為零。■?輸出電壓不是輸入電壓乘以開關的負荷比 (D)。■?當負載電流低于臨界值時,D 隨著負載電流而變化(而 Vout 保持不變)。
■?輸入電流連續,輸出電流不連續(與降壓調整器相反)。■?輸出電壓與負荷比(D)之間的關系不如在降壓調整器中那么簡單。在連續導電的情況下:
在本例中,Vin = 5,Vout = 15, and D = 2/3. Vout = 15,D = 2/3.
■?變壓器看作理想變壓器,它的初級(磁化)電感與初級并聯。■?此處初級電感很低,用于確定峰值電流和存儲的能量。當初級開關斷開時,能量傳送到次級。■?磁化電流 (i1) 流入 “磁化電感”,使磁芯在初級開關斷開后去磁 (電壓反向)。■?此處回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。■?還有許多拓撲結構,但大多是此處所述拓撲的組合或變形。?
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