各类电源拓扑结构分析

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1、第6頁，共6頁各类电源拓扑结构分析一．非隔离型开关变换器1.降压变换器（Buck）：输入输出极性相同。由于稳态时，电感充放电伏、秒积相等，因此，输入输出电压关系为：(Ui-Uo)*ton=Uo*toff=>Uo/Ui=ton/(ton+toff)=Δ=>Uo/Ui=Δ(占空比)。UoIDSIDVDIDLIDCIDChart1:buckcircuittopology在S导通时，输入电源通过L和C滤波后向负载端提供电流；当S断开后，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的作用，不会超过输入电源电压。2.升压变换器（Boost）：输入输出极性

2、相同。UiUoIDSIDDLCID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，推导出输入输出电压关系为：Uo/Ui=1/(1-Δ)。Chart2:boostcircuittopology开关管S和负载构成并联，在S导通时，电流通过L滤波，电源对L充电。当S断开时，L向负载及电源放电，输出电压将是Ui+UL，达到升压的目的。3.逆向变换器（Boost-Buck）：升、降压斩波器，输入输出极性相反，电感传输能量。电压关系：Uo/Ui=-Δ/(1-Δ)6第6頁，共6頁UiUoSDCLChart3:boost-buckcircuittopolo

3、gy在S导通时，输入电源仅对电感L充电；当S断开时，再通过电感对负载放电来实现电源传输。所以，这里的L用于传输能量。4.丘克变换器（Cuk）：升、降压斩波器，输入输出极性相反，电容传输能量。电压关系：Uo/Ui=-Δ/(1-Δ)。N2C1TC2L2RUoDL1SUiChart4:cukcircuittopology在S导通时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+L1通过D对C1进行充电。再当S导通时，D关断，L1继续充电，C1通过L2、C2滤波对负载放电。所以，这里的C1用于传输能量。6第6頁，共6頁二．隔离型开关变换器1．推挽型变换器：S2S1LCRN

4、1N1N2N2UiUoT图5：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L、C滤波，送给负载。由于电感L在开关之后，所以当变压器匝比为1时，它实际上类似于降压变换器。C2UiS2S1LRN1N2N2UoTC1C22．半桥型变换器图6：半桥式变换电路当S1和S2轮流导通时，一次侧将通过电源-S1-T-C2-电源及电源-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。同样地，这个电路也相当于降压式拓扑结构。6第6頁，共6頁CUiS3

5、S2LRN1N2N2UoTS4S13．全桥型变换器图7：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L、C滤波，送给负载。这个电路也相当于降压式拓扑结构。TN3CLRN2UoSN1D1D2D3Ui4．正激型变换器图8：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-D3向输出端释放能量，避免变压器饱和。D1用于整流，D2用于S断

6、开期间续流。5．隔离型Cuk变换器N2C12TC2L2RUoSN1DUiL1C11图9：隔离型Cuk变换器当S导通时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+UL1对C116第6頁，共6頁及变压器原边放电，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D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S2S1CRN1N1N2N2UiUoTN4N3D1D2D3图10：能量回馈型电流变换器电路该电路与推挽电路类似。不同

7、的是，在主通路上串联了一个电感。其作用是在S1、S2断开期间，使得变压器能量转移到N3绕组，通过D3回馈到输入端。7.隔离型升压变换器：S2S1CRN1N1N2N2UiUoTLVD1VD2图11：隔离型升压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迭加在一起，对另一侧放电。因此，L有升压作用。6第6頁，共6頁三．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正弦波。这种开关电源称为谐振式开关电源。利用一定的控制技术，可以实现

8、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，提高开关速度，改善纹波