最详细的5种开关电源拓扑结构.
5种经典开关电源拓扑结构
开关电源电路拓 坛 论 com 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
�
坛 m 论 o c 器 . t 压 i b 变 g 子 i b 电 . s 特 b b 比 / 大 p:/ t t h
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
坛 m 论 o c 器 . t 压 i b 变 g 子 i b 电 . s 特 b b 比 / / 大 : 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 p t 变化值。 ht 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
隔离式电路的类型
坛 m 论 o c 器 . t 压 i b 变 g 子 i b 电 . s 特 b b 比 / 大 p:/ t t h
非隔离式拓扑举例
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入电压Ui串联迭加，通过整流二极管D继续向负载R提供能量，R 两端形成稳定电压输出Uo=Ui+El BOOST输出电压高于输入，是一个升压电路
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。
DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解
DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解
一、DC-DC电源基本拓扑分类：
开关电源的三种基本拓扑结构有Buck、Boost、Buck-boost（反极性Boost）。
如果电感连接到地，就构成了升降压变换器，如果电感连接到输入端，就构成了升压变换器。如果电感连接到输出端，就构成了降压变换器。
基本拓扑图如下：
1.Buck
2.Boost
3.Buck-Boost
二、DC-DC复杂拓扑结构
1.反激隔离电源（FlyBack）
另外有些隔离电源拓扑就是通过基本拓扑增加变压器或者变化得到的，例如反激隔离电源（FlyBack）。
2.Buck+Boost拓扑
本质是用一个降压“加上”一个升压，来实现升降压。SEPIC拓扑：集成了Boost和Flyback拓扑结构
3.Cuk、Sepic、Zeta拓扑
通过基本拓扑直接组合，形成了三个有实用价值的拓扑结构：Cuk、Sepic、Zeta。Cuk的本质是Boost变换器和Buck变换器串联，Sepic的本质是Boost和Buck-Boost串联，Zeta可以看成Buck和Buck-Boost串联。但是里面有些细节按照电流的方向在演进的过程中调整了二极管的方向，两极
串联拓扑节省了复用的器件。通过这样串联和演进，产生了新的三个电源拓扑。
同时，如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑。
4.四开关Buck-Boost拓扑
同时，如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑
5.反激、正激、推挽拓扑的演进
利用变压器代替电感，可以把Boost演进为一个新拓扑FlyBack即反激变换器（反激的公式来看又是很像Buck-Boost，这里变压器不同于电感，也有说法会说反激是Buck-Boost变过来的）。
25种开关电源拓扑电路结构与连接原理与及特点选择与设计方法
25种开关电源拓扑电路结构与连接原理与及特点选择与
设计方法
开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源装置，其常见的拓扑电
路结构包括单端（Buck）、反相（Boost）和反相-反相（Buck-Boost）等。下面将详细介绍这些拓扑电路的连接、原理与特点，并给出选择与设计方法。
1.单端拓扑电路结构与连接：单端拓扑电路主要由功率开关器件、电
感元件和输出滤波电容组成。它的连接方式为输入电压接到开关电源的输
入端，输出电压则输出到输出端。单端拓扑电路常用于输出电压比输入电
压更低的应用场景。
2.反相拓扑电路结构与连接：反相拓扑电路也是由功率开关器件、电
感元件和输出滤波电容组成。不同之处在于它的连接方式，输入电压通过
开关电源的输入端接到电感上，输出电压则从电感上接出。反相拓扑电路
适用于输出电压比输入电压更高的应用场景。
3.反相-反相拓扑电路结构与连接：反相-反相拓扑电路结构是将单端
拓扑与反相拓扑结合起来的一种结构，它可以实现输入电压和输出电压的
翻转。输入电压通过开关电源的输入端接到电感上，输出电压同样从电感
上输出。这种拓扑电路可以根据输入输出电压的差异实现升压或降压功能。
这些拓扑电路的原理与特点如下：
1.单端拓扑电路原理与特点：单端拓扑电路使用开关器件以一定的频
率开关电源输入，通过电感和输出滤波电容将开关输出的方波转换为稳定
的直流电。这种电路的特点是简单、成本较低，但效率较低，适用于输出
电压较低的场景。
2.反相拓扑电路原理与特点：反相拓扑电路通过控制开关器件的导通和截止来改变电感中的电流，从而改变输出电压。与单端拓扑电路相比，它的效率较高，但成本较高。反相拓扑电路适用于输出电压较高的场景。
开关电源原理设计及实例第第4章-变压器隔离的DC-DC变换器拓扑结构
4.1 概述
一般电力(如市电)要经过转换才能符合使用的需要。转换方式有交流转 换成直流，高电压变成低电压，大功率中取小功率等。按电力电子的习 惯称谓，AC-DC(AC表示交流电，DC表示直流电)称为整流，DC-AC称 为逆变，AC-AC称为交流-交流直接变频(同时也变压)，DC-DC称为直流 -直流变换。开关电源主要组成部分是DC-DC变换器，涉及频率变换，其 实把直流电压变换为另一种直流电压最简单办法是串一个电阻，这样不 涉及变频的问题，显得很简单，但是效率低。用一个半导体功率器件作 为开关，使带有滤波器的负载线路与直流电压一会相接，一会断开，则 负载上也得到另一个直流电压。这就是DC-DC的基本手段，类似于“斩 波”(Chop)作用。
绕组中存储的能量(磁能)也会产生反电动势 e1；同时，通过互感 M 的作用，在 变压器次级线圈 N2 绕组中也会产生感应电动势 e2 。因此，在控制开关 S 接通之 前和接通之后，在变压器初、次级线圈中感应产生的电动势方向是不一样的。
开关 S 导通后，变压器绕组 N1 两端的电压为上正下负，与其耦合的 N2 绕
4.2 单端正激式结构
4.2.2电路结构及工作原理
为使变换器结构简单，提高可靠性，减少成本和重量，图4-2示出了 单端变压隔离器与降压变换器结合的线路。这是一个原边、副边同时工作 的线路，称为正激变换器（Forward Converter），它广泛地应用在小功率 电源小。由于原边绕组通过的是单向脉动电流，一个实用的单端变压隔离 器电路必须采取措施，使变压器铁芯磁性复位，如图4-2所示。
开关电源11种拓扑结构介绍
开关电源11种拓扑结构介绍
1、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：
2、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。
3、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)。
4、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。
5、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。
6、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
在自动化生产线中，开关电源为机器 人、传送带、传感器等设备提供动力， 实现高效、精准的生产流程。
通信与网络设备
通信基站
通信基站需要大量稳定的直流电源供应，开 关电源能够满足其高效率、高可靠性的要求 。
数据中心
数据中心内的服务器、路由器等关键设备依 赖于开关电源提供高效、可靠的电源供应，
反激式（Flyback）
要点一
总结词
反激式开关电源是输出电压与输入电压相位相反的电源转 换器。
要点二
详细描述
反激式开关电源主要由开关管、储能元件（变压器原边） 和二极管组成。当开关管导通时，输入电压加在变压器原 边，电能转化为磁能储存；当开关管断开时，变压器副边 产生反向电动势，输出电压为输入电压减去二极管的压降 ，从而达到改变输出电压相位的目的。
当开关电源的输出端发生短路时，应立即 切断输出，防止设备损坏。
能够对开关电源的工作状态进行实时监测 和故障诊断，及时发现并处理故障，提高 设备的可靠性和稳定性。
05
开关电源的应用与发展趋势
工业控制与自动化
工业控制设备
开关电源广泛应用于各种工业控制设 备，如PLC、DCS、仪器仪表等，为 控制系统提供稳定可靠的电源供应。
确保数据传输的稳定性和安全性。
消费电子产品
智能手机与平板电脑
智能手机和平板电脑等便携式设备使用开关电源实现快 速充电和长续航能力。
开关电源基本拓扑结构(精)
S1 S2 O O uS1 uO S2 ton t T t 2Ui t 2Ui t 图 14 推挽电路的理想化波形 iS1 iS2 O O t iD1 O t iL t iL t iS2 O O
图 16 全波整流电路和全桥整流电路原理图 VD1 L + VD1 VD3 L + VD2 VD4 VD2 （a）全波整流电路（b）全桥整流电路
图 17 同步整流电路原理图 V1 L + V2
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。
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。
开关电源拓扑结构和原理
开关电源拓扑结构和原理
开关电源的拓扑结构是指主回路中功率器件的连接方式，可以分为隔离式与非隔离式两大类型。
开关电源的原理是利用电力电子器件进行高频开关，将工频交流电转换为直流电，并通过脉冲调制技术控制开关管的通断时间，从而调节输出电压的大小。
开关电源的拓扑结构有很多种，但最基础的是Buck、Boost、Buck-Boost三种，大部分开关电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式。
开关电源的基本拓扑结构
Mode 3
电流断续时的工作模式的典型情况： •输入电压Vin不变，输出电压Vo变化；譬如用作电机速度控制、充电
器对蓄电池恒流充电。 •输入电压Vin变化，输出电压Vo不变，如普通开关电源。
9
电流断续时(DCM)的工作原理(operating principle) 及基本关系
iLf
Vin
四、Ćuk converter
Ćuk变换器是由Boost变换器和Buck变换器串联而成. 他将两只开关管合并为一只开 关管。下图中给出了它的电路拓扑图。Ćuk变换器的主电路由开关管Q，二极管D，输 出滤波电感L1、L2和输出滤波电容C1、Cf构成。它由加州理工学院（CaliTech）的 Slobodan Ćuk 教授于1976年提出的。
1. 所用电力电子器件理想，即Q和D的导通和关断时间为0，通态电压为0， 断态漏电流为0；
2. 在一个开关周期中，输入电压Vin保持不变；输出滤波电容电压Vo基本不 变 ，即输出电压只有很小的纹波；
3. 电感和电容、二极管均为无损耗的理想元件； 4. 不计线路阻抗。 5. 在[0，Ton]期间，Q导通； 6. 在[Ton，Ts]期间，Q截止。 7. 设开关管开关周期为Ts，则Ts=Ton+Toff, 开关频率fs＝1／Ts。 8. 若设占空比为Dy，则Dy=Ton／Ton+Toff。 9. 改变占空比Dy，即改变了导通时间Ton的长短，这种控制方式称为脉冲宽 度调制控制方式(Pulse width modulation，PWM）
开关电源DC-DC变换器拓扑结构全集
开关电源DC/DC变换器拓扑结构全集
给出六种基本DC/DC变换器拓扑
依次为buck,boost,buck-boost,cuk,zeta,sepic变换器
半桥变换器也是双端变换器,以上是两种拓扑。
半桥开关管电压应力为输入电压.而且由于另外一个桥臂上的电容,具有抗偏磁能力,但是对于上面一种拓扑,通常还会加隔直电容来提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值电流控制,要注意一个问题,就是有可能会导致电容安秒不平衡的问题.要需要其他方法来解决。半桥变换器可以通过不对称控制来实现ZVS,也就是两个管子交替导通,一个占空比为D,另外一个就为1-D.就是所谓的不对称半桥,通常采用下面一种拓扑.对于不对称半桥可以采用峰值电流控制。
正激变换器
绕组复位正激变换器
LCD复位正激变换器
RCD复位正激变换器
有源钳位正激变换器
双管正激
吸收双正激
有源钳位双正激
原边钳位双正激
软开关双正激
推挽变换器
无损吸收推挽变换器
推挽变换器:推挽变换器是双端变换器.其实是两个正激变换器通过变压器耦
超详细的反激式开关电源电路图讲解
超详细的反激式开关电源电路图讲解
反激式开关电源电路图讲解
一，先分类
开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下：
10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式
10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求)
100W-300W 正激、双管反激、准谐振
300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等
500W-2000W 双管正激、半桥、全桥
2000W以上全桥
二，重点
在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。
优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出.
缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善)
今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。给大家讲解如何读懂反激开关电源电路
图!
三，画框图
一般来说，总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。开关电源的电路包括以下几个主要组成部分，如图
1
图1，反激开关电源框图
四，原理图
图2是反激式开关电源的原理图，就是在图1框图的基础上，对各个部分进行详细的设计，当然，这些设计都
是按照一定步骤进行的。下面会根据这个原理图进行各个部分的
设计说明。
图2 典型反激开关电源原理图
五，保险管
图3 保险管
先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。
作用：安全防护。在电源出现异常时，为了保护核心器件不受到损坏。
技术参数：额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。
分类：快断、慢断、常规
计算公式：其中：Po：输出功率
η效率：(设计的评估值)
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。
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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
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
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
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
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
பைடு நூலகம்
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。
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。
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
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。