开关电源电路拓扑结构

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1、开关电源电路拓扑结构目录开关电源拓扑结构综述开关电源分类非隔离式拓扑举例BUCKBOOSTBUCK-BOOST隔离式拓扑举例正激式反激式开关电源拓扑结构综述开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分主回路是指开关电源中功率电流流经的通路。主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。控制回路一般采用PWM控制方式，通过输出信号和基准的比较来控制主回路中的开关器件开关电源分类开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。非隔离——输入端与

2、输出端电气相通，没有隔离。1、串联式结构是指在主回路中，相对于输入端而言，开关器件与输出端负载成并联连接的关系。例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源2、并联式结构是指在主回路中，相对于输入端而言，开关器件与输出端负载成并联连接的关系。例如boost拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源3、极性反转结构是指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。Buck-boost拓扑就是反极性开关电源隔离式电路的类型隔离——输入端与输出端电气不相通

3、，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单端——通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器；隔离室电路主要分为正激式和反激式两种正激式：就是只有在开关管导通的时候，能量才通过变压器或电感向负载释放，当开关关闭的时候，就停止向负载释放能量。目前属于这种模式的开关电源有：串联式开关电源，buck拓扑结构开关电源，激式变压器开关电源、推免式、半桥式、全桥式都属于正激式模式。反激式：就是在开关管导通的时候存储能量，只有在开关管关断的时候释放才向负载释放能量。属于这种模式的开关电源有：并联式开关电源、boot

4、s、极性反转型变换器、反激式变压器开关电源。非隔离式拓扑举例BUCK拓扑BOOST拓扑BUCK-BOOST拓扑BUCK降压电路上图是BUCK电路的经典模型。晶体管，二极管，电感，电容和负载构成了主回路，下方的控制回路一般采用PWM芯片控制占空比决定晶体管的通断。BUCK电路的功能：把直流电压Ui转换成直流电压Uo，实现降压的目的BUCK拓扑的精简模型上图是简化之后的BUCK电路主回路。下面分析输出电压的产生1、K闭合后，D关断，电流流经L，L是储能滤波电感，它的作用是在K接通Ton期间限制大电流通过，防止输入

5、电压Ui直接加到负载R上，对R进行电压冲击，同时把电感电流IL转化成磁能进行能量存储；与R并联的C是储能滤波电容，如此R两端的电压在Ton期间是稳定的直流电压2、在K关断期间Toff，L将产生反电动势，流过电流IL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D，最后回到反电动势eL的负极。由于C的储能稳压，Toff阶段的输出电压Uo也是稳定的直流电压K闭合时，L两端有压降，意味着Uo

6、当IL＞Io时，IL向C充电也向负载供电2、当K关断时→L通过D1形成续流回路，IL向C充电也向负载供电→当IL﹤Io时，L和C同时向负载供电。若IL减小到0,则D关断，只有C向负载供电CCM,DCM由工作过程分析可以得知，IL可能会出现断流的情况。通常我们把电流连续的模式称为CCM模式，电流断续的模式称为DCM模式。当然也有两者之间的临界情况BCM模式下面就将按照以上三种模式对电路做具体的分析。注意：Uo,Io作为输出电压电流，均认为是稳定的直流量。CCM，DCM模式下的各点电压在K关断期间，IL线性下降，

7、若周期结束即K导通瞬间IL不等于0，则IL呈现左侧图(c)中的波形，电流连续。若K导通之前IL就已经降为0，IL就会呈现断流的情形，为右侧图（c）的波形。临界情况下的电路各点波形从电路结构可以看出IL的平均值就是输出电流Io,ΔIL为IL在本周期内的最大变化值。观察上图的波形可以发现，当电流刚好处在临界状态时，0.5ΔIL=Io，分析化简之后可以等效为τ=（1-D1）/2，τ=L/RTs0.5ΔIL（1-D1）/2，Io处在连续的状态。0.5ΔIL>Io时，即τ<（1-D1）/2，Io则会出现

8、断流的情况。电压增益比M(CCM)电流连续时τ>L/RTs，，（通常定义D1为K导通D关断的时段0到T1占Ts的比例，D2为K关断D导通的时段T1到T2占Ts的比例）此时D1+D2=1。1式2式相等，可以得到M=Vo/Vs=D1,由此处可知BUCK电路是一种降压电路，输出小于输入电压增益比M（DCM）Τ