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[数字电源]

开关电源拓扑结构

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sdlls|  楼主 | 2025-5-24 16:07 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
(一)BUCK 降压电路

在不考虑带有寄生参数的RLGC模型的情况下,一般我们的计算步骤如:
  • Von * Ton=Voff * Toff –>Vout=D * Vin(占空比D在输出电压设置时已决定)
  • 输出电感L计算:Von * D/f=L * ΔI(ΔI为所允许的电感纹波电流)
  • 输出电容CDC计算:ΔU=ΔQ/C=CI * T/8C(ΔU为所允许的输出纹波电压)

BUCK 降压电路特点:
  • 将输入电压调低至较低。
  • 也许是最简单的电路。
  • 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)。
  • 平滑输出电流。

(二) BOOST 升压电路

计算公式如下:
  • Von * Ton=Voff * Toff –>Vout= (Vout- Vin)/ D
  • 输出电感L计算:L=(Vin/(f*ΔIL)) * (1-Vin/Vo+Vd)
  • 输出电容CDC计算:ΔU=(Io/(f*Co)) ((1-Vin/Vo+Vd) +(((Vo+Vd)/Vi) * Io+(Vi/2fL) (1-Vin/Vo+Vd))*ESR

BOOST 升压电路特点:
  • 把输入提高到较高的电压。
  • 与降压相同,但重新排列了电感、开关及二极管。
  • 输出总是比大于或者等于输入(忽略二极管的正向压降)。
  • 平滑输入电流。
  • 输出电流不连续 (斩波)。

(三)BUCK-BOOST 降压-升压电路

计算公式如下:
  • Vout=(-D/D)*Vin
BUCK-BOOST 降压电路-升压电路特点:
  • 另一种排列电感、开关及二极管方法。
  • 兼有降压电路和升压电路的缺点。
  • 输入电流是不连续的(斩波)。
  • 输出电流也是不连续的(斩波)。
  • 输出相对于输入一直是反向的(注意电容的极性),但是振幅可以小于或者大于输入。
  • “反激”变换器实际上是一种降压-升压电路隔离(变压器耦合)。

(四)FLYBACK 反激电路

计算公式如下:
  • Vout=(-D/n*D)*Vin
FLYBACK 反激电路特点:
  • 工作原理类似于降压-升压电路,但电感有两个绕组,既充当变压器,又充当电感。
  • 输出可以是正的,也可以是负的,这取决于线圈与二极管的极性。
  • 输出电压可以大于或者小于输入电压,取决于变压器的匝数比。
  • 这是最简单的隔离拓扑结构。
  • 可以通过添加次级绕组和电路来获得多个输出。

(五)PUSH-PULL 推挽电路

计算公式如下:
  • Vout=(D/n)*Vin
PUSH-PULL 推挽电路特点:
  • 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。
  • 变压器磁芯利用率较高—在2.5个周期中都传输功率。
  • 全波拓扑结构,因此输出的纹波频率是变压器频率的两倍。
  • 施加于FET的电压为输入电压的2倍。

(六)HALF BRIDGE 半桥电路

计算公式如下:
  • Vout=(D/2*n)*Vin
HALF BRIDGE 半桥电路:
  • 在较大功率转换器中最常用的拓扑结构。
  • 开关(FET)被驱动在不同的相位和脉冲宽度调制(PWM)进行调节的输出电压。
  • 变压器磁芯利用率较高—在2.5个周期内输送电力。采用双极性晶体管作为开关器件时,可获得较高的效率;而采用单极性晶体管作开关器件时则不能实现这一目标。这是因为这种开关器件有可能导致损耗增大和开关损耗增加。 初级绕组的利用率高于推挽电路。
  • 全波拓扑结构,因此输出的纹波频率是变压器频率的两倍。
  • 施加在FET上的电压和输入电压相同。

(七)FULL BRIDGE 全桥电路

计算公式如下:
  • Vout=(D/2*n)*Vin
    FULL BRIDGE 全桥电路特点:
  • 最常用于较大功率转换器的拓扑结构。
  • 开关(FET)沿对角线方向驱动,采用脉冲宽度调制(PWM)来调节输出电压。
  • 变压器磁芯利用率高—在2.5个周期内传输功率。
  • 全波拓扑结构,因此输出的纹波频率是变压器频率的两倍。
  • 施加于FETs的电压与输入的电压相同。
  • 在给定功率下,初级电流是半桥的一半。

(八)SEPIC 电路

计算公式如下:
  • Vout=(D*Vin)/(1-D)
SEPIC 电路特点:
  • 输出电压可以比输入电压大或小。
  • 与升压电路一样,输入电流平稳,但输出电流是不连续的.
  • 通过电容将能量从输入转换为输出。
  • 需要两个电感。


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沙发
zhouyong77| | 2025-5-24 20:44 | 只看该作者
开关电源的几种拓扑结构原理上看起来简单,但实际上要做好还是很难。

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