开关电源的拓扑结构

《开关电源的拓扑结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、主回路—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。　　开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。　　开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。　　1.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、

2、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://www.eetrend.com/blog/100019740　　上图

3、是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。其中L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是

4、续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。　　在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流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的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。　　对于图1-2，如果不看控制开关T和输入电压Ui，它是一个典型的反г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

5、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

6、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

7、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，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

8、电气隔离。　　2.1.单端正激式singleForwardConverter（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；　　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，b