各类拓补结构电源分析.doc

各类拓补结构电源分析一.非隔离型开关变换器(一) ・降压变换器Buck电路：降压斩波器，入出极性相同 由于稳态时，电感充放电伏秒积相等，因此: (Ui-Uo) *ton二Uo*toff,Ui*ton-Uo*ton二Uo*toff,Ui*ton二Uo(ton+toff),Uo/Ui二ton/(ton+toff)二 △ 即，输入输出电压关系为：Uo/Ui二A (占空比)LUiVD cUo图2-2： Buck电路拓补结构在开关管S通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供 电流；当S关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连续输出电 压因为占空比作用，不会超过输入电源电压二) ・升压变换器Boost电路：升压斩波器，入出极性相同利用同样的方法，根据稳态时电感L的充放电伏秒积相等的原 理，可以推导出电压关系：Uo/Ui二 1/ (1-A )L VD、1/Ui -r S \c i uo\图2-3： Boost电路拓补结构这个电路的开关管和负载构成并联在S通时，电流通过L平波, 电源对L充电当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入 电压Ui+lk,因而有升压作用三）・逆向变换器Buck-Boost电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。

电压关系：Uo/Ui=- A / （1- A ）图2-4： Buck-Boost电路拓补结构S通时，输入电源仅对电感充电，当S断时，再通过电感对负载 放电来实现电源传输所以，这里的L是用于传输能量的器件四）•丘克变换器CukHi路：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输电压关系：Uo/Ui二—△/ （1-A ） oL2ClIFN2C2丄 R n UoL1图2-5： Cuk变换器电路拓补结构当开关S闭合时，Ui对L1充电当S断开时，Ui+ELl通过VD 对C1进行充电再当S闭合时，VI）关断，C1通过L2、C2滤波对负 载放电，L1继续充电这里的C1用于传递能量，而且输出极性和输入相反 二.隔离型开关变换器1.推挽型变换器卜'面是推挽型变换器的电路N1JJ j■V-T§N2c_1 NlN2-uRUo图2-6：推挽型变换电路S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波 整流转换为直流信号，再经1八C滤波，送给负载由于电感L在开关之后，所以当变比为1时，它实际上类似于降 压变换器2.半桥型变换器图2-6给出了半桥型变换器的电路图当S1和S2轮流导通时，一次侧将通过电源-Sl-T-C2-Hi源及电 源-C1-T-S2-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流, 经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。

图2-7：半桥式变换电路3.全桥型变换器 下图是全桥变换器电路RUo图2-8：全桥式变换电路当S1、S3和S2、S4两两轮流导通时，一次侧将通过电源-S2-T-S4- 电源及电源-S1-T-S3-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的 脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经1八C滤波，送给负 载这个电路也相当于降压式拓补结构4. 正激型变换器下图为止激式变换器图2-9：正激型变换器电路当S导通时，原边经过输入电源-N1-S-输入电源，产生电流当 S断开时，N1能量转移到N3,经N3-电源-VD3向输入端释放能量， 避免变压器过饱和VD1用于整流，VD2用于S断开期间续流5. 隔离型Cuk变换器隔离型Cuk变换器电路如下所示：图2-10：隔离型Cuk变换器当S导通时，Ui对L1充电当S断开时，Ui+E-对C11及变压 器原边放电，同时给C11充电，电流方向从上向下附边感应出脉动 直流信号，通过VI）对C12反向充电在S导通期间，C12的反压将 使VD关断，并通过L2、C2滤波后，对负载放电这里的C12明显是用于传递能量的，所以Cuk电路是电容传输变换电路6. 电流变换器能量回馈型电流变换器电路如下图所示。

VD2图2-11：能量回馈型电流变换器电路该电路与推挽电路类似不同的是，在主通路上串联了一个电感 其作用是在SI、S2断开期间，使得变压器能量转移到N3绕组，通过 VD3回馈到输入端上图怀疑N3同名端反了下面是升压型变换器的电路图：vmVD2图2-12：升压型电流变换器电路该电路也与推挽电路类似，并在主通路上串联了一个电感在开 关导通期间，L积蓄能量当一侧开关断开时，电感电动势和Ui叠 加在一起，对另一侧放电因此，L有升压作用三•准谐振型变换器在脉冲调制电路中，加入R、L谐振电路，使得流过开关的电流 及管子两端的压降为准止弦波这种开关电源成为谐振式开关电源利用一定的控制技术，可以实现开关管在电流或电压波形过零时 切换，这样对缩小电源体积，增大电源控制能力，捉高开关速度，改 善纹波都有极大好处所以谐振开关电源是当前开关电源发展的主流 技术又分为：1. zcs—零电流开关开关管在零电流时关断2. ZVS——零电压开关开关管在零电压吋关断具体关于这个技术的简单介绍，见后面相关内容四.开关电源的分类总结开关电源的分类（一） ・按控制方式：脉冲调制变换器：驱动波形为方波PWM、PFM、混合式谐振式变换器：驱动波形为止弦波。

又分ZCS（零电流谐振开关）、 ZVS （零电压谐振开关）两种二） ・按电压转换形式：1. AC/DC： 一次电源即整流电源2. DC/DC：二次电源DBuck电路：降压斩波器，入出极性相同2） Boost：升压斩波器，入出极性相同3） Buck-Boost：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输4） Cuk：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输三） ・按拓补结构：1. 隔离型：有变压器2. 非隔离型：无变压器。