开关电源原理、分类与布线规则
18页1、开关电源原理及分类 1、12V/5V两路输出开关电源。 (1)原理图设计(参考PI软件给出的解决方案)(拓扑图)采用反激式。http:/ 非隔离式电路的类型:非隔离输入端与输出端电气相通,没有隔离。1.1. 串联式结构串联在主回路中开关器件(下图中所示的开关三极管T)与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。开关管T交替工作于通/断两种状态,当开关管T导通时,输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电,并同时对电感器L充电,当开关管T关断时,电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通,电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路,对负载R继续供电,从而保证了负载端获得连续的电流。串联式结构,只能获得低于输入电压的输出电压,因此为降压式变换。例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源http:/ 型滤波电路,它的作用是把脉动直流电压通过平滑滤波输出其平均值。串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为:1.2. 并联式结构并联在主回路中,相对于输入端而言,开关器件(下图中所示的开关三极管T)与输出端负载成并联连接的关系。开关管T交替工作于通/断两种状态,当开关管T
2、导通时,输入端电源通过开关管T对电感器L充电,同时续流二极管D关断,负载R靠电容器存储的电能供电;当开关管T关断时,续流二极管D导通,输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后,通过续流二极管D对负载R供电,并同时对电容器C充电。 由此可见,并联式结构中,可以获得高于输入电压的输出电压,因此为升压式变换。并且为了获得连续的负载电流,并联结构比串联结果对输出滤波电容C的容量有更高的要求。例如boots拓扑型的开关电源就是属于并联型式的开关电源。并联开关电源输出电压Uo为:boots拓扑输出电压Uo:Uo=Ui(1+D/1-D)=Ui(1/1-D)(D 为占空比)1.3.极性反转型变换器结构(inverting)极性反转输出电压与输入电压的极性相反。电路的基本结构特征是:在主回路中,相对于输入端而言,电感器L与负载成并联。(也是串联式开关电源的一种,一般又称为反转式串联开关电源) 开关管T交替工作于通/断两种状态,工作过程与并联式结构相似,当开关管T导通时,输入端电源通过开关管T对电感器L充电,同时续流二极管D关断,负载RL 靠电容器存储的电能供电;当开关管T关断时,续流二极管D导通
3、,电感器L中的自感电动势通过续流二极管D对负载RL供电,并同时对电容器C充电;由于续流二极管D的反向极性,使输出端获得相反极性的电压输出。反转式串联开关电源输出电压Uo为:由(1-27)式可以看出,反转式串联开关电源输出电压与输入电压与开关接通的时间成正比,与开关关断的时间成反比。2. 隔离式电路的类型:隔离输入端与输出端电气不相通,通过脉冲变压器的磁偶合方式传递能量,输入输出完全电气隔离。2.1. 单端正激式 single Forward Converter(又叫单端正激式变压器开关电源 )单端通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器(又叫单激)双激式(双端)变压器开关电源:所谓双激式变压器开关电源,就是指在一个工作周期之内,变压器的初级线圈分别被直流电压正、反激励两次。与单激式变压器开关电源不同,双激式变压器开关电源一般在整个工作周期之内,都向负载提供功率输出。双激式变压器开关电源输出功率一般都很大,因此,双激式变压器开关电源在一些中、大型电子设备中应用很广泛。这种大功率双激式变压器开关电源最大输出功率可以达300瓦以上,甚至可以超过1000瓦。推挽式、半桥式、全桥式等变压器开关电源都属
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