最详细的5种开关电源拓扑结构.
最详细的5种开关电源拓扑结构
CCM模式下的供能
在CCM模式下，情况则比 较复杂，若Io小于IL的最小 值，则K断开之后，L始终 是向C和R同时供电，即处 于CISM状态下 若Io大于IL的最小值，即与 IL有交点，则当IL下降到Io 以下，C开始放电，L和C 同时向R供能。 核心在于IL和Io大小关系
BUCK-BOOST拓扑
τ =L/RTs
电压增益比M分析
电路的工作模式是由 τ=L/RTs同D1代数关系式 0.5D1(1-D1)(1-D1)相对大 小决定的，两者的关系见 右上图。 由图形关系可以看出，当 τ>0.074时，无论D1如何变 化都工作在连续区域。当 τ<0.074时，D1在某一区间 内不连续状态，除此为连 续状态 CCM和DCM模式下的增益 比M同D1的关系见右下图
Vo Vo Vo dt (t 2 t1) D 2Ts (2式) L L L
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<L/RTs,同CCM模式相似，同样可以由1式2式相 等，得到M=Vo/Vs=D1/(D1+D2)，此时D1+D2<1。 又有Io是IL在Ts内的平均值，即IL等腰三角形面积 在Ts时间内的平均值，并且等于Vo/R.固有 Io=[0.5(D1+D2)Ts(Vs-Vo)D1Ts/L]/Ts=Vo/R,两式联 合可以解得 , Vo 2
DCM模式下的电压增益比
τ <0.5D1(1-D1)(1-D1)时，IL不连续,同样利用IL的 上升部分同下降部分相等可以得到电压增益M= （D1+D2）/D2 此时D1+D2<1，又有IL在Ts内的平均值是 Is,Is=Vs(D1+D2)D1Ts/2L=MIo. 从以上两式可以得到
开关电源拓扑结构详解
开关电源拓扑结构详解主回路——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、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。
上图是在图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。
常见的开关电源拓扑结构
常见的开关电源拓扑结构本文主要讲述了常见的开关电源拓扑结构特点和优缺点对比。
常见的拓扑结构，包括Buck降压、Boost升压、Buck-Boost降压-升压、Flyback反激、Forward正激、Two-Transistor Forward双晶体管正激等。
上图是常见的基本拓扑结构。
基本的脉冲宽度调制波形这些拓扑结构都与开关式电路有关。
基本的脉冲宽度调制波形定义如下：常见的基本拓扑结构1 Buck降压•把输入降至一个较低的电压。
•可能是最简单的电路。
•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)。
•输出电流平滑。
2 Boost升压•把输入升至一个较高的电压。
•与降压一样，但重新安排了电感、开关和二极管。
•输出总是比大于或等于输入(忽略二极管的正向压降)。
•输入电流平滑。
•输出电流不连续(斩波)。
3 Buck-Boost降压-升压•电感、开关和二极管的另一种安排方法。
•结合了降压和升压电路的缺点。
•输入电流不连续(斩波)。
•输出电流也不连续(斩波)。
•输出总是与输入反向(注意电容的极性)，但是幅度可以小于或大于输入。
•“反激”变换器实际是降压-升压电路隔离(变压器耦合)形式。
4 Flyback反激•如降压-升压电路一样工作，但是电感有两个绕组，而且同时作为变压器和电感。
•输出可以为正或为负，由线圈和二极管的极性决定。
•输出电压可以大于或小于输入电压，由变压器的匝数比决定。
•这是隔离拓扑结构中最简单的。
•增加次级绕组和电路可以得到多个输出。
5 Forward正激•降压电路的变压器耦合形式。
•不连续的输入电流，平滑的输出电流。
•因为采用变压器，输出可以大于或小于输入，可以是任何极性。
•增加次级绕组和电路可以获得多个输出。
•在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。
常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。
•在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。
开关电源的基本拓扑结构
总结词
半桥型拓扑结构通过两个开关管和电容器的组合，实现输出电压的调节。
详细描述
在半桥型拓扑结构中，两个开关管交替导通和关断，通过调节占空比来调节输出电压。 这种拓扑结构适用于需要较高电压、大电流输出的应用场景，如逆变器和电机驱动等。
全桥型（Full-Bridge）
总结词
全桥型拓扑结构通过四个开关管的组合 ，实现输出电压的调节。
降压-升压型开关电源工作原理
总结词
根据输入电压和输出电压的大小关系，自动切换降压 或升压模式。
详细描述
在降压-升压型开关电源中，根据输入电压和输出电压 的大小关系，自动切换降压或升压模式。当输入电压 高于输出电压时，自动进入降压模式；当输入电压低 于输出电压时，自动进入升压模式。
反相开关型开关电源工作原理
VS
详细描述
在全桥型拓扑结构中，四个开关管两两交 替导通和关断，通过调节占空比来调节输 出电压。这种拓扑结构适用于需要极高电 压、大电流输出的应用场景，如高压直流 输电等。
03 开关电源的工作原理
降压型开关电源工作原理
总结词
通过控制开关管开通和关断的时间，调节输 出电压的大小。
详细描述
在降压型开关电源中，输入电压首先经过开 关管，通过控制开关管的开通和关断时间来 调节输出电压的大小。当开关管开通时，输 入电压加在负载上，当开关管关断时，输入 电压与负载断开，输出电压因此得到调节。
升压型开关电源工作原理
要点一
总结词
通过控制开关管开通和关断的时间，实现输出电压高于输 入电压的功能。
要点二
详细描述
在升压型开关电源中，当开关管开通时，输入电压同时加 在负载和储能元件上，当开关管关断时，储能元件释放能 量，使输出电压高于输入电压。通过控制开关管的开通和 关断时间，实现输出电压的调节。
常用开关电源拓扑结构
开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)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、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/blog/100019740上图是在图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。
开关电源拓扑结构分析
Vin
n:1
Lm
L
Vo
Io IL
Ip Lk
Cr
D
G S
[t1, t2]
V1
Vc
2I p I m
Lk Lm
T
Vgs
D 1-D
V1
Vc
Vds
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Vin/n-Vo VL
-Vo
Vin Io
15
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)（3）
Vin
n:1
Vo
Io
D
Lm
Vgs
Co
Vds
D
G
S
Im
根据变压器的伏秒平衡：
ID
Vin* DT nVo*(1 D)T
Vo Vin * D n *(1 D)
Vds Vin nVo
Vds Vin
VL
(1 D)
T D 1-D
Vin+nVo
Ip ID-p
Vin -nVo
Vin Io
7
反激变换器（Flyback）工作原理 （电流断续模式）
Vin
n:1
Vo
Io D Lm
Co
T
Vgs
D 1-D
Vin+nVo
Vds
Vin
D
G
S
Im
根据变压器的伏秒平衡：
ID-p
Vo Vin * D n *(1 D)
Vo' Vo
ID
根据能量守恒：
1 2
LmI
2 p
Vo 2 R
T
Io
开关电源拓扑结构全解
低压MOS的应用
c.Half –bridge
半桥应用中，一般MOS的选用30-50V,电流根据功率大小最大不会超 过10A.它用到最多的是N+P沟道的SO-8,也有用单独的N,P沟道的管子 作桥壁。
低压MOS的应用
d.full-bridge
全桥应用与半桥差不多，一般MOS的选用30-50V,电流根据功率大小 最大不会超过10A.它用到最多的是N+P沟道的SO-8,也有用单独的N,P 沟道的管子作桥壁。
低压MOS的应用
• 在电动车控制器和电机控制的应用
Hale Waihona Puke • 在电动车控制器里面，实际就是马达调速电路。由六个MOS组成的桥 式电路。通过控制直流输入电压幅值，来控制电机输入方波幅值调整 转速。一般有无刷和有刷两种电机，但不影响MOS的选用。现在用到 的MOS的规格有两种60V/60A,75V/75A(aos-AOT428),根据最大输入 电压36V,48V考虑使用这两个MOS.
低压MOS的应用
• 在AC-DC拓补中应用 a.Flyback
反激电路在150W以下的AC-DC的电源中应用最广，在电脑 等产品中都会用到。他主要用的是600-800V的高压MOS,但也在一些 效率要求高的产品中需要用同步整流，在输出电压小于24V次级采用 100V的MOS整流输出Rds要小，电流要大于10倍输出电流。在大屏 的LCD-TV,大功率100W以上的adaptor就会使用。
Power IC
• AOZ1014
• AOZ1014内置集成了MOS,外加续流管。基本的BUCK应用，它的输 入4.5V-16V,输出电压可调，最低可调到0.8V输出,电流达到5A.可以用 在大屏LCD-TV，portable-TV等。
开关电源的基本拓扑电路
开关电源的基本拓扑电路开关电源是一种将交流电转换为稳定直流电的电源装置，广泛应用于各个领域中。
而开关电源的基本拓扑电路则是指由电源输入端、开关器件、变压器、整流滤波电路和稳压电路组成的电路结构。
本文将围绕这五个主要组成部分，详细介绍开关电源的基本拓扑电路。
1. 电源输入端电源输入端是开关电源的起始点，通常接受交流电源输入。
在实际应用中，交流电源的电压和频率可能会有所不同，因此需要通过变压器对输入电压进行调整。
同时，为了保护开关电源和用户设备的安全，还需加入过压保护电路、过流保护电路等。
2. 开关器件开关器件是开关电源的核心组成部分，主要有晶体管、MOSFET、IGBT等。
开关器件通过开关操作，将输入交流电转换为高频脉冲信号，然后通过变压器进行电压变换。
3. 变压器变压器在开关电源中起到电压变换和隔离的作用。
开关器件产生的高频脉冲信号经过变压器的变压作用，使得输出端获得所需的稳定直流电压。
同时，变压器的隔离功能可以保护用户设备和用户的人身安全，防止电源输入端的干扰传递到输出端。
4. 整流滤波电路整流滤波电路是为了将变压器输出的高频脉冲信号转换为稳定的直流电压。
整流电路通常采用二极管或整流桥等器件，将交流电转换为半波或全波整流信号。
然后通过滤波电容器对整流信号进行滤波，去除残余的交流成分，得到稳定的直流输出。
5. 稳压电路稳压电路用于保持输出电压的稳定性，确保输出电压在负载变化和输入电压波动的情况下保持不变。
常见的稳压电路有线性稳压和开关稳压两种。
线性稳压电路通过调节器件的导通和截止来调整输出电压。
而开关稳压电路通过开关器件进行开关操作，通过调整开关频率和占空比来实现稳定输出。
总结起来，开关电源的基本拓扑电路包括电源输入端、开关器件、变压器、整流滤波电路和稳压电路。
这五个部分相互协作，完成了从交流电源到稳定直流电的转换过程。
开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等特点，在各个领域中得到广泛应用。
开关电源典型拓扑
开关电源典型拓扑
开关电源是一种常见的电源系统，其中典型的拓扑结构包括：1. 单端升压式（Boost）开关电源：该电路通过一个开关管切换电源电压，产生高于输入电压的输出电压。
一般将此电路用于需要减小内阻、提升整机效率的场合。
2. 单端降压式（Buck）开关电源：该电路同样通过一个开关管切换电源电压，但产生低于输入电压的输出电压。
此电路用于减小电压而提升电流，适用于很多操作。
3. 变换式（Flyback）开关电源：该电路通过开关闭合来储存能量，随后把储存的能量传送到输出绕组，通过电感、变压器实现电能转换的拓扑系统，一般适用于中等功率的场合。
4. 直流-直流（DC-DC）转换器：该电路通过开关闭合快速切换电源电压，将高电压转换为低电压，从而实现不同电压级别的环路控制的拓扑。
常见于移动设备、工业控制以及电子电源等领域。
开关电源常用拓扑电路
开关电源常用拓扑电路开关电源常用拓扑电路开关电源作为现代电子设备中不可或缺的一部分，其功效和性能日益受到重视。
而在开关电源的实际应用中，各种拓扑电路被广泛采用。
本文将按照类别，对开关电源常用的三种拓扑电路进行介绍，并从其原理、优缺点等方面进行分析。
第一类拓扑电路——降压型开关电源降压型开关电源是最基础、应用最广泛的开关电源拓扑电路之一。
其主要原理是通过控制开关管的导通与断开，将输入电压转换为所需的输出电压。
其中最经典的降压型拓扑电路是Buck变换器。
与其他拓扑电路相比，Buck变换器具有转换效率高、体积小、成本低等优点。
而且，它的工作原理相对简单，电路结构较为简洁。
第二类拓扑电路——升压型开关电源既然有降压型开关电源，自然也有升压型开关电源。
升压型开关电源的主要功能是将较低的输入电压转换为较高的输出电压，以满足特定应用的电压需求。
最常见的升压型拓扑电路是Boost变换器。
Boost变换器的工作原理是通过改变开关管的导通与断开时间，将输入电压分段升高，并最终得到所需的输出电压。
Boost变换器具有快速动态响应、输入电流波动小等特点。
第三类拓扑电路——反激型开关电源反激型开关电源也是开关电源的一种常用拓扑电路。
它主要用于输入电压范围较宽、输出电压变化大的电子设备。
反激型拓扑电路中最广泛使用的是Flyback变换器。
这种拓扑电路具有结构简单、成本低、输出电压可调等特点。
它的工作原理是通过供能开关管的瞬态导通和均衡导通，使原来存储于变压器中的能量通过绕组变换到输出端。
综上所述，开关电源常用的拓扑电路主要包括降压型、升压型和反激型。
不同的拓扑电路具有不同的工作原理和特点，适用于不同的应用环境。
在电子设备的设计和制造中，我们需要根据具体需求灵活选择拓扑电路，以满足能量转换的高效、稳定和可靠性要求。
总而言之，开关电源拓扑电路的选择应根据具体应用需求来进行，以确保电子设备在性能、效能和可靠性等方面的全面满足。
相信通过对不同拓扑电路的了解和应用，我们能够在开关电源领域中不断创新，为人们的生活带来更多的便利和发展。
开关电源的基本拓扑结构
开关电源基本拓扑
10
电感电流临界连续（TM）
Io
1 2 iLf
max
iLf
max
Vin Vo Lf
DyTs
(1.14) (1.15)
若用IoG表示临界电流连续的负载电流, then
I oG
Io
1 2
I Lf
max
I oG
Vin Vout 2Lf fs
Dy
(1.16)
开关电源基本拓扑
11
Vin = constant (输入电压恒定)
Vout Lf
Ton
Vin
Vout Lf
Ts Dy
(1.10)
iLf
Vout Lf
Toff
Vout Lf
Ts D
where
D
T' off
Ts
(1 Dy )
Vout Dy Vin Dy D
Io
1 Ts
I Lf max 2
(Ton
T' off
)
1 2 I Lf max(Dy D)
(1.11) (1.12) (1.13)
开关电源基本拓扑
32
From (1.2 ) & (1.4)
Vout Vin
Dy
(1.6)
I0
I Lf
m in
I Lf 2
max
(1.7)
Q 1 iLf Ts 22 2
Vo
Q Cf
(1 Dy )Vo
8Lf C f
f
2 s
(1.8)
开关电源基本拓扑
8
Fig 1.3
开关电源基本拓扑
电流断续时的工作模式 (DCM)
开关电源拓扑结构详解
开关电源拓扑结构详解开关电源拓扑结构详解主回路——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、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。
上图是在图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。
各种开关电源拓扑结构总结
各种开关电源拓扑结构总结第一篇：各种开关电源拓扑结构总结各种结构拓扑结构的总结一．BUCK基本型降压电路，电路简洁，所需元件少，效率可以做到很高电路未实现隔离，大功率是对电路各种器件要求较高，稳定性不够高，灵活性不够。
二．BOOST基本升压电路，电路简洁，所需元件少，效率可以做到很高电路未实现隔离，大功率是对电路各种器件要求较高，如输出比较大的功率时开关管需要承受很大的脉冲电流，稳定性不够高，灵活性不够。
三．单端式a.单端正激，优点：该型是在BUCK型的基础上，加上一级隔离变压器，不仅做到了电路前后级之间的隔离，只要改变变压器的匝数，则可实现降压升压，外围元件较少。
缺点：开关关断时，变压器容易饱和，需要加磁复位绕组，对变压器绕制要求较高。
b．单端反击优点：电路结构相比于单端正激更加简单，变压器次级充当电感，元件更少。
缺点：当变压器存在漏感时会在原边形成很大的电流，对开关器件的损耗比较大，额外设计保护电路增加了设计负担，而且此种拓扑对变压器的设计上难度较大四．双端式a．半桥优点：可以减少原边开关元件的电压应力，半桥变换器是离线式开关电源的首选结构。
工作的两个半周期内充分利用了变压器原边绕组的PI和磁芯磁感应强度摆幅值，原边不需要能量回复绕组。
缺点：变压器磁芯容易出现阶梯形饱和问题，（可通过变压器中加入小气隙缓解，主要形成原因，正负脉冲时间不严格相等，整流二极管电压不严格相等。
稳态工作条件下，问题不大，但在瞬间负载变化的情况下，可能会导致严重问题如开关器件的损坏。
）b.推挽电路特点：对称结构，高频变压器原边是两个对称线圈，两只开关管接成对称关系，轮流通断优点：高频变压器磁利用率高，输出功率大，电源电压利用率高缺点：电流不平衡，容易出现变压器饱和的问题，对开关管的耐压值要求比较高。
五．四管隔离式全桥该结构使用的变压器绕组相对较少，对开关管耐压值要求相对于推挽较低。
但由于使用较多的开关管，损耗较大，驱动电路较复杂，该电路通常使用在1kw以上的超大功率电源上。
开关电源的拓扑
开关电源的拓扑
开关电源的拓扑主要有以下几种：
1. 单端正激式（Buck）拓扑：投入电压大于输出电压时，将电源输入关断，输出电容释放能量给负载；
2. 升压式（Boost）拓扑：投入电压小于输出电压时，通过开关周期性充放电操作，将输出电压升高；
3. 反激式（Flyback）拓扑：通过磁共振，利用辅助绕组将输入电能转移到输出端，适用于输出电压变化较大的场景；
4. 无互感式（Push-Pull）拓扑：利用两个互补的开关管周期性地切换，通过变压器将输入电能传递到负载端；
5. 电桥式（Full-Bridge）拓扑：利用四个开关管，通过变压器传递电能，具有较高的输出功率能力。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，可以根据需要选择最合适的拓扑。
中大功率开关电源常用变换拓扑结构形式
中大功率开关电源常用变换拓扑结构形式一、前言中大功率开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备，广泛应用于各个领域，如工业控制、通信设备、医疗仪器等。
常用的变换拓扑结构有：单端正激变换器、单端反激变换器、双端正激变换器、双端反激变换器和桥式变换器。
二、单端正激变换器单端正激变换器是中大功率开关电源中最常见的一种拓扑结构。
它由交流输入端、变压器、开关管、输出电感、输出滤波电容和负载组成。
当交流电输入时，开关管周期性地打开和关闭，通过变压器将输入电压转换为所需的输出电压。
这种结构简单、成本低廉，但效率较低。
三、单端反激变换器单端反激变换器是在单端正激变换器的基础上进行改进的一种结构。
它通过在变压器的次级侧串联一个电感，使得变压器在每个开关周期内都能正常工作。
这种结构能够实现零电流开关和零电压开关，提高了效率和稳定性。
四、双端正激变换器双端正激变换器是一种将输入电压转换为输出电压的常用拓扑结构。
它由两个开关管、两个变压器和输出电感组成。
当交流电输入时，两个开关管交替工作，通过变压器将输入电压转换为所需的输出电压。
这种结构能够实现双端开关，提高了效率和稳定性。
五、双端反激变换器双端反激变换器是在双端正激变换器的基础上进行改进的一种结构。
它通过在两个变压器的次级侧串联一个电感，使得变压器在每个开关周期内都能正常工作。
这种结构能够实现零电流开关和零电压开关，提高了效率和稳定性。
六、桥式变换器桥式变换器是一种将交流电转换为直流电的常用拓扑结构。
它由四个开关管和变压器组成。
当交流电输入时，四个开关管交替工作，通过变压器将输入电压转换为所需的输出电压。
这种结构能够实现全桥开关，提高了效率和稳定性。
七、总结中大功率开关电源常用的变换拓扑结构包括：单端正激变换器、单端反激变换器、双端正激变换器、双端反激变换器和桥式变换器。
每种拓扑结构都有其优点和特点，应根据具体需求选择适合的结构。
在设计中，还需要考虑电路的效率、稳定性和成本等因素，以确保电源的正常工作。
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M
Vs
L RTs
1 1
8 D1 2
临界情况下，M的计算用以上 两种模式下任一种都可以， 这里就不做分析了。
电流连续与否是由0.5 ΔIL和 Io的大小关系决定的,调节占 空比D1或负载，有可能使 工作模式在CCM和DCM模 式之间发生转换。 CCM模式下，电压增益M就是 占空比D1， DCM模式下，电压增益M和占 空比D1则呈现非线性关系。 总体上来看，随着D1的增大M 值会增加。
Vo Vo Vo dt (t 2 t1) D 2Ts (2式) L L L
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<L/RTs,同CCM模式相似，同样可以由1式2式相 等，得到M=Vo/Vs=D1/(D1+D2)，此时D1+D2<1。 又有Io是IL在Ts内的平均值，即IL等腰三角形面积 在Ts时间内的平均值，并且等于Vo/R.固有 Io=[0.5(D1+D2)Ts(Vs-Vo)D1Ts/L]/Ts=Vo/R,两式联 合可以解得 , Vo 2
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串联连接的关系。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
CCM，DCM模式下的各点电压
在K断开期间，IL线性下降，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，0.5 ΔIL=Io，分析 化简之后可以等效为τ=（1-D1）/2， τ=L/RTs 0.5ΔIL<Io时，即τ>（1-D1）/2 ，Io处在连续的状态。 0.5ΔIL>Io时，即τ<（1-D1）/2 ， Io则会出现断流的情况。
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<Ui, BUCK电路一定是降压电路
电压增益比M(CCM)
电流连续时τ>L/RTs ，
il 2
t2 t1
il1
t1
0
Vi Vo Vi Vo Vi Vo dt t1 D1Ts(1式) L L L
， （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。
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 BUCK BOOST BUCK-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
BUCK工作过程分 析
工作过程：1、当K导通时 →IL线性增加，D1截止→ 此时IL和C向负载供电 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。
隔离式电路的类型
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
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、boots、极性反转型变换器、 反激式变压器开关电源。