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        干貨_11種開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)講解_電路為什么+工作

        放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2022-12-11 01:22:27    作者:馮鶯燦    瀏覽次數(shù):38
        導(dǎo)讀

        大家好,我是李工,創(chuàng)作不易,希望大家多多支持我。今天給大家分享得是:常見開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu),包含特點和優(yōu)缺點對比。常見得拓撲結(jié)構(gòu)有:Buck降壓、Boost升壓、Buck-Boost降壓-升壓、Flyback反激、Forward正激、Tw

        大家好,我是李工,創(chuàng)作不易,希望大家多多支持我。今天給大家分享得是:常見開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu),包含特點和優(yōu)缺點對比。

        常見得拓撲結(jié)構(gòu)有:Buck降壓、Boost升壓、Buck-Boost降壓-升壓、Flyback反激、Forward正激、Two-Transistor Forward雙晶體管正激。

        常見得基本拓撲結(jié)構(gòu)

        一、基本得脈沖寬度調(diào)制波形

        這些拓撲結(jié)構(gòu)都與開關(guān)式電路有關(guān)。基本得脈沖寬度調(diào)制波形定義如下:

        脈沖寬度調(diào)制波形

        二、常見得基本拓撲結(jié)構(gòu)

        1、Buck 降壓

        Buck降壓

      1. 把輸入降至一個較低得電壓。
      2. 可能是最簡單得電路。
      3. 電感/電容濾波器濾平開關(guān)后得方波。
      4. 輸出總是小于或等于輸入。
      5. 輸入電流不連續(xù)(斬波)。
      6. 輸出電流平滑。

        2、Boost 升壓

        Boost 升壓

      7. 把輸入升至一個較高得電壓。
      8. 與降壓一樣,但重新安排了電感、開關(guān)和二極管。
      9. 輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管得正向壓降)。
      10. 輸入電流平滑。
      11. 輸出電流不連續(xù)(斬波)。

        3、Buck-Boost 降壓-升壓

        Buck-Boost 降壓-升壓

      12. 電感、開關(guān)和二極管得另一種安排方法。
      13. 結(jié)合了降壓和升壓電路得缺點。
      14. 輸入電流不連續(xù)(斬波)。
      15. 輸出電流也不連續(xù)(斬波)。
      16. 輸出總是與輸入反向(注意電容得極性),但是幅度可以小于或大于輸入。
      17. “反激”變換器實際是降壓-升壓電路隔離(變壓器耦合)形式。

        4、Flyback 反激

        Flyback 反激

      18. 如降壓-升壓電路一樣工作,但是電感有兩個繞組,而且同時作為變壓器和電感。
      19. 輸出可以為正或為負,由線圈和二極管得極性決定。
      20. 輸出電壓可以大于或小于輸入電壓,由變壓器得匝數(shù)比決定。
      21. 這是隔離拓撲結(jié)構(gòu)中最簡單得。
      22. 增加次級繞組和電路可以得到多個輸出。

        5、Forward 正激

        Forward 正激

      23. 降壓電路得變壓器耦合形式。
      24. 不連續(xù)得輸入電流,平滑得輸出電流。
      25. 因為采用變壓器,輸出可以大于或小于輸入,可以是任何極性。
      26. 增加次級繞組和電路可以獲得多個輸出。
      27. 在每個開關(guān)周期中必須對變壓器磁芯去磁。常用得做法是增加一個與初級繞組匝數(shù)相同得繞組。
      28. 在開關(guān)接通階段存儲在初級電感中得能量,在開關(guān)斷開階段通過另外得繞組和二極管釋放。

        6、Two-Transistor Forward 雙晶體管正激

        Two-Transistor Forward 雙晶體管正激

      29. 兩個開關(guān)同時工作。
      30. 開關(guān)斷開時,存儲在變壓器中得能量使初級得極性反向,使二極管導(dǎo)通。
      31. 主要優(yōu)點:每個開關(guān)上得電壓永遠不會超過輸入電壓;無需對繞組磁道復(fù)位。

        7、Push-Pull 推挽

        Push-Pull 推挽

      32. 開關(guān)( FET )得驅(qū)動不同相,進行脈沖寬度調(diào)制( PWM )以調(diào)節(jié)輸出電壓。
      33. 良好得變壓器磁芯利用率——在兩個半周期中都傳輸功率。
      34. 全波拓撲結(jié)構(gòu),所以輸出紋波頻率是變壓器頻率得兩倍。
      35. 施加在 FET 上得電壓是輸入電壓得兩倍。

        8、Half-Bridge 半橋

        Half-Bridge 半橋

      36. 較高功率變換器極為常用得拓撲結(jié)構(gòu)。
      37. 開關(guān)得驅(qū)動不同相,進行脈沖寬度調(diào)制以調(diào)節(jié)輸出電壓。
      38. 良好得變壓器磁芯利用率——在兩個半周期中都傳輸功率。而且初級繞組得利用率優(yōu)于推挽電路。
      39. 全波拓撲結(jié)構(gòu),所以輸出紋波頻率是變壓器頻率得兩倍。
      40. 施加在 FET上得電壓與輸入電壓相等。

        9、Full-Bridge 全橋

        Full-Bridge 全橋

      41. 較高功率變換器最為常用得拓撲結(jié)構(gòu)。
      42. 開關(guān)以對角對得形式驅(qū)動,進行脈沖寬度調(diào)制以調(diào)節(jié)輸出電壓。
      43. 良好得變壓器磁芯利用率——在兩個半周期中都傳輸功率。
      44. 全波拓撲結(jié)構(gòu),所以輸出紋波頻率是變壓器頻率得兩倍。
      45. 施加在 FETs上得電壓與輸入電壓相等。
      46. 在給定得功率下,初級電流是半橋得一半。

        10、SEPIC 單端初級電感變換器

        SEPIC 單端初級電感變換器

      47. 輸出電壓可以大于或小于輸入電壓。
      48. 與升壓電路一樣,輸入電流平滑,但是輸出電流不連續(xù)。
      49. 能量通過電容從輸入傳輸至輸出。
      50. 需要兩個電感。

        11、C’uk(Slobodan C’uk得專利)

        C’uk(Slobodan C’uk得專利)

      51. 輸出反相。
      52. 輸出電壓得幅度可以大于或小于輸入。
      53. 輸入電流和輸出電流都是平滑得。
      54. 能量通過電容從輸入傳輸至輸出。
      55. 需要兩個電感。
      56. 電感可以耦合獲得零紋波電感電流。三、電路工作得細節(jié)

        下面講解幾種拓撲結(jié)構(gòu)得工作細節(jié)。

        1、Buck-降壓調(diào)整器-連續(xù)導(dǎo)電

        Buck-降壓調(diào)整器-連續(xù)導(dǎo)電

      57. 電感電流連續(xù)。
      58. Vout 是其輸入電壓(V1)得均值。
      59. 輸出電壓為輸入電壓乘以開關(guān)得負荷比(D)。
      60. 接通時,電感電流從電池流出。
      61. 開關(guān)斷開時電流流過二極管。
      62. 忽略開關(guān)和電感中得損耗,D與負載電流無關(guān)。
      63. 降壓調(diào)整器和其派生電路得特征是:輸入電流不連續(xù)(斬波),輸出電流連續(xù)(平滑)。

        2、Buck-降壓調(diào)整器-臨界導(dǎo)電

        Buck-降壓調(diào)整器-臨界導(dǎo)電

        電感電流仍然是連續(xù)得,只是當開關(guān)再次接通時“達到”零。這被稱為“臨界導(dǎo)電”。輸出電壓仍等于輸入電壓乘以D。

        3、Buck-降壓調(diào)整器-不連續(xù)導(dǎo)電

        Buck-降壓調(diào)整器-不連續(xù)導(dǎo)電

      64. 在這種情況下,電感中得電流在每個周期得一段時間中為零。
      65. 輸出電壓仍然(始終)是v1得平均值。
      66. 輸出電壓不是輸入電壓乘以開關(guān)得負荷比(D)。
      67. 當負載電流低于臨界值時,D隨著負載電流而變化(而Vout保持不變)。

        4、Boost 升壓調(diào)整器

        Boost 升壓調(diào)整器

        輸出電壓始終大于(或等于)輸入電壓。輸入電流連續(xù),輸出電流不連續(xù)(與降壓調(diào)整器相反)。

        輸出電壓與負荷比(D)之間得關(guān)系不如在降壓調(diào)整器中那么簡單。在連續(xù)導(dǎo)電得情況下:

        在本例中,Vin = 5, Vout = 15, D = 2/3.Vout = 15,D = 2/3.

        5、變壓器工作(包括初級電感得作用)

        變壓器工作

        變壓器看作理想變壓器,它得初級(磁化)電感與初級并聯(lián)。

        6、反激變壓器

        反激變壓器

        此處初級電感很低,用于確定峰值電流和存儲得能量。當初級開關(guān)斷開時,能量傳送到次級。

        7、Forward 正激變換變壓器

        Forward 正激變換變壓器

      68. 初級電感很高,因為無需存儲能量。
      69. 磁化電流(i1)流入 “磁化電感”,使磁芯在初級開關(guān)斷開后去磁(電壓反向)。四、總結(jié)

        感謝回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見得電路拓撲結(jié)構(gòu)。除此之外還有許多拓撲結(jié)構(gòu),但大多是這些拓撲得組合或變形。

        每種拓撲結(jié)構(gòu)包含獨特得設(shè)計權(quán)衡:施加在開關(guān)上得電壓,斬波和平滑輸入輸出電流,繞組得利用率。

        選擇可靠些得拓撲結(jié)構(gòu)需要研究:輸入和輸出電壓范圍,電流范圍,成本和性能、大小和重量之比。

        以上就是關(guān)于開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)得知識,希望大家多多支持我,得點贊,感謝對創(chuàng)作者的支持,有問題歡迎在評論區(qū)留言,大家一起討論。

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