典型开关电源拓扑及特征
大功率开关电源拓扑
大功率开关电源拓扑
大功率开关电源通常采用多种拓扑结构，以满足不同的应用需求。
其中比较常见的包括单端降压拓扑、双向变换拓扑和桥式全桥
拓扑。
首先，单端降压拓扑是一种常见的大功率开关电源拓扑结构。
它通过开关管控制输入电压的通断，然后通过输出电感和电容进行
滤波，从而实现对输出电压的调节和稳定。
这种拓扑结构适用于需
要从高电压转换到低电压的场合，例如电源适配器和电动汽车充电
器等。
其次，双向变换拓扑是另一种常见的大功率开关电源拓扑结构。
它可以实现双向能量转换，既可以将直流电转换为交流电，也可以
将交流电转换为直流电。
这种拓扑结构适用于需要实现能量的双向
传输的场合，例如电动汽车充电桩和光伏逆变器等。
最后，桥式全桥拓扑是一种适用于大功率开关电源的拓扑结构。
它通过四个开关管和一个输出变压器构成一个全桥结构，可以实现
对输入电压的高效变换和输出电压的稳定调节。
这种拓扑结构适用
于需要高功率密度和高效率的场合，例如工业变频电源和电力电子
设备等。
总的来说，大功率开关电源拓扑结构多样，选择合适的拓扑结
构需要根据具体的应用需求和性能要求进行综合考虑，以实现高效、稳定和可靠的能量转换和调节。
5种经典开关电源拓扑结构件
BOOST拓扑
稳定电压输出的形成：
当K接通时，Ui开始对L充电，流过L的电流iL开始增加，同时电流 在L中也要产生反电动势eL，C向R放电，形成稳定电压Uo
当K由接通转为关断的时候，为了保持励磁不变，L也会产生反电 动势eL。eL反电动势的方向与开关K关断前的方向相反，但与电 流的方向相同,在控制开关K两端的输出电压uo等于输入电压Ui与 反电动势eL之和。
在K关断期间，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。
11
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。
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
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
M 1 1 2D12 / 0.5 D1
2
2
τ =L/RTs
22
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
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
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。
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。
3.反相-反相拓扑电路原理与特点：反相-反相拓扑电路通过将输入电压先升压或降压至一个中间电压，再通过反向变换输出所需的电压。
这种电路可以实现较大范围的升压和降压功能，但需要多个开关器件和电感，因此成本和复杂度较高。
在选择与设计开关电源的方法上，应注意以下几点：1.根据实际需求确定输出电压和电流的要求，然后选择适合的拓扑电路结构。
开关电源拓扑结构
开关电源拓扑结构回顾Lloyd H·Dixon Jr前言本文回顾了在开关电源中常用的三种基本电路系列即降压变换电路、升压变换电路和反激（或升降压）电路的特性，这三种电路均可以工作于电感断流或续流模式下。
工作方式的选择对整体电路特性有很大的影响。
所使用的控制方式也能有助于减少与拓扑和工作模式相关的问题。
三种以恒频率工作的控制方法包括：直接占空比控制、电压前馈、和电流模式（双环）控制。
本文还论述了三个基本电路的一些扩展，以及每种拓扑、工作模式、组合控制方法的相对优点。
一、三种基本拓扑结构：三种基本的拓扑结构降压式，升压式，反激式如图1所示。
串联式变换器（CUK）是反激式拓扑的倒置（不宜翻译为逆变，因其意思为DC－AC的变换），不作论述。
这三种不同的开关电路使用了三种相同的元件：电感，晶体管（晶体管包括三极管及MOSFET）和二极管，但是使用了不同的安放方式，（输出电容是滤波元件，不是开关电路的一部分）。
理论上，还有另外三种由这三种元件组成的T型结构的电路，但这三种是前面三种电路的简单镜像和在相反方向的耦合能量。
有一条在任何运行模式和控制方式下都适用于上述三种电路拓扑的原则：在稳态运行下，在每个开关周期内，电感两端的平均电压必须为零，否则平均感应电流将会改变，违反稳态前提。
三种基本电路系列的每一个在输入和输出电压、电流、占空比之间都有一个确定的关系。
例如：降压调整器的功能是使输出电压V0小于输入电压Vin，并和它Vin 有相同的极性。
升压电路的作用是使V大于Vin，并且有相同的极性。
反激拓扑电路的作用是使V0既可大于也可小于Vin，但是两者极性相反。
二、断流工作模式：在电感电流断续方式下，或者说“断流模式”下，降压、升压和反激电路的动作方式是相似的，电感电流在每个开关周期的最后部分期间为零（因此不连续）。
在每个周期的开始部分，感应电流从零增加，从输入端得到储存能量。
在周期的第二部分，所有储存的能量通过负载泄放，从输入端汲取能量到输出端。
开关电源模块拓扑技术
开关电源模块拓扑技术同学们！今天咱们来聊聊开关电源模块拓扑技术。
这听起来可能有点复杂，但别担心，我会用咱们能懂的话来讲讲。
咱们得知道开关电源模块是啥。
开关电源模块就是一种能把一种电压变成另一种电压的东西。
比如说，把220 伏的交流电变成5 伏的直流电，给我们的手机充电。
那开关电源模块拓扑技术又是啥呢？其实啊，拓扑就是一种结构或者形状的意思。
开关电源模块拓扑技术呢，就是指开关电源模块里面的电路结构。
不同的拓扑技术，电路结构也不一样，性能也不一样。
咱们先来看看最常见的一种拓扑技术，叫反激式拓扑。
反激式拓扑就像一个跷跷板，一边高一边低。
当开关管导通的时候，电流从电源的一端流向变压器的初级线圈，就像把跷跷板的一端压下去。
这时，变压器的次级线圈没有电流，因为次级线圈的两端被二极管挡住了。
当开关管截止的时候，变压器的初级线圈里的电流突然消失，就像把跷跷板的一端抬起来。
这时，变压器的次级线圈里就会产生一个很高的电压，这个电压经过二极管和电容的整流滤波后，就变成了我们需要的直流电。
反激式拓扑的优点是结构简单，成本低，适合小功率的应用。
缺点是效率不高，因为开关管截止的时候，变压器的初级线圈里会产生一个很高的反电动势，这个反电动势会消耗很多能量。
再来说说正激式拓扑。
正激式拓扑就像一个滑梯，电流从电源的一端流向变压器的初级线圈，然后经过开关管，再流回电源的另一端。
当开关管导通的时候，变压器的次级线圈里也会有电流，这个电流经过二极管和电容的整流滤波后，就变成了我们需要的直流电。
正激式拓扑的优点是效率比反激式拓扑高，因为开关管导通的时候，变压器的初级线圈和次级线圈里都有电流，没有反电动势的问题。
缺点是结构比较复杂，成本也比较高，适合中功率的应用。
还有一种拓扑技术，叫半桥拓扑。
半桥拓扑就像一个天平，两边各有一个电容和一个开关管。
当一个开关管导通的时候，另一个开关管截止，电流从电源的一端流向变压器的初级线圈，然后经过导通的开关管和电容，再流回电源的另一端。
开关电源三大基础拓扑
开关电源三大基础拓扑开关电源三大基础拓扑为：Buck、Boost、Buck-Boost，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。
拓扑的分类取决于电感的连接方式。
当我们在电路中设置合适的参考地后，可以得到三个端子：输入端、输出端、地。
若电感一端与地相连，得到buck-boost电路；若与输入端相连，得到boost电路；若与输出端相连，得到buck电路。
三种电路拓扑的小结Buck电路：占空比D≈VO/VIN ，输出电流IO=电感电流IL，电感电流IL额定值≥1.2IL，正输入负输出/负输入正输出；Boost电路：占空比D≈(VO-VIN)/VO，输出电流IO=电感电流IL(1-D)，电感电流IL额定值≥1.2IL，提高输入的值，不改变输入极性；Buck-boost电路：占空比D≈VO/(VO+VIN)，输出电流IO=电感电流IL(1-D)，电感电流IL额定值≥1.2IL，降低输入的值，不改变输入极性。
各类拓扑下的器件选用一、电感的设计对buck拓扑，一般在输入电压最大值Vimax(即占空比最小值Dmin)下设计电感。
将电流纹波率r设置为0.3~0.4。
对buck-boost、boost拓扑，一般在输入电压最小值Vimin(即占空比最大值Dmax)下设计电感。
将电流纹波率r设置为0.3~0.4。
二、二极管的选用1、所选二极管的额定电流至少等于最恶劣平均电流的两倍。
对buck拓扑，ID≥2I0(1-Dmin);对buck-boost、boost拓扑, ID≥2I0。
2、所选二极管的额定电压至少比最恶劣二极管电压大20%。
对buck拓扑，VD≥1.2Vimax；对boost拓扑，VD≥1.2Vo , Vo为输出电压；对buck-boost拓扑，VD≥1.2(Vimax+ Vo)。
三、开关管的选用1、由P=UI，得开关管有效电流值输入电压最小值Vimin(即占空比最大值Dmax)处最大。
2、所选开关管的额定电流至少等于开关管有效电流值的两倍。
开关电源基本拓扑结构
I LfG
V in D y 2L f fs
I oG
(1 D y ) D y 2L f fs
V in
Fig 1.4 Vin=const
开关电源基本拓扑
25
Vout = constant (输出电压恒定) From eq. (2.14), then the eq.(2.16) and eq.(2.15) can be reformed as:
i Lf I Lf
max
V in Lf
T on
V in Lf
Ts D y
(3.9)
i Lf I Lf
max
Vo Lf T off
'
Ts D (1 D y )
(3.10)
where
Vo V in
D
Dy D
Ts
(3.11)
I in I Lf
I o D
2
(1 D y )V o 8L f C f fs
2
Vo
Q C
f
(1.8)
开关电源基本拓扑
8
电流断续时的工作模式 (DCM)
电流断续时的工作模式的典型情况：
Mode 1
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。
I oG (1 D y ) 2L f fs V out
Fig 1.5 Vout=const
开关电源基本拓扑
13
湘潭电机股份有限公司150t工矿电机车IGBT直流斩波 1500V电压等级主要由IGBT功率组件、微机控制盒及 PLC控制单元构成。IGBT功率组件采用3 300V、 800A 斩波型IGBT模块作为主功率元件，主元件散 热器采用新型风冷热管散热器，一个IGBT功率组 件单独驱动一台牵引电机。 微机控制盒是装置的核心，配备16位单片机 80C196KC
种经典开关电源拓扑结构课件
升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，将输入 电压转换成高于输入电压的输出电压。
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，产生较 大的电流，储能元件充电；当开关管关断时， 电流减小，储能元件释放之前存储的能量。 由于储能元件的充放电作用，输出电压高于 输入电压。通过控制开关管的占空比，可以 调节输出电压的大小。
转换效率
01 02
转换效率
指开关电源将输入的电能转换为输出电能的能力，通常以百分比表示。 转换效率越高，说明开关电源的能源利用率越高，能够减少能源浪费和 发热量。
最大功率转换效率
指在一定的输入电压和输出电压条件下，开关电源能够达到的最大转换 效率。它是衡量开关电源性能的重要指标之一，要求尽可能高。
详细描述
极性反转型开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率，将输入电压的极性 反转并输出。在开关管开通时，输入电压与电感器共同对电容充电，当开关管关 断时，电感器通过输出二极管和负载释放能量。
升降压型（Buck-Boost）开关电源
总结词
升降压型开关电源是一种能够根据需要调整输出电压极性和大小的电源转换器。
详细描述
升压型开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率，将输入电压提升到所 需的输出电压。在开关管开通时，输入电压与电感器共同对电容充电，当开关 管关断时，电感器通过输出二极管和负载释放能量。
极性反转型（Inverting）开关电源
总结词
极性反转型开关电源是一种能够将输入电压极性反转的电源转换器。
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。
非隔离型开关电源的四种典型拓扑
非隔离型开关电源的四种典型拓扑（实用版）目录1.非隔离型开关电源的基本概念2.非隔离型开关电源的四种典型拓扑2.1 降压型电路2.2 升压型电路2.3 极性反转型电路2.4 反激式电路2.5 正激式电路2.6 推挽式电路2.7 半桥式电路2.8 全桥式电路正文非隔离型开关电源是一种常见的电源电路，其工作原理是通过开关管的开通和截止，将输入电压转换为所需的输出电压。
非隔离型开关电源的四种典型拓扑包括降压型电路、升压型电路、极性反转型电路和反激式电路、正激式电路、推挽式电路、半桥式电路和全桥式电路。
降压型电路是一种将输入电压转换为较低输出电压的电路。
在工作过程中，当开关管导通时，输入电压可以传递到输出端；开关截止时，则被隔断。
这种脉冲状的能量传递经变换和滤波形成平滑的电压输出。
升压型电路是一种将输入电压转换为较高输出电压的电路。
在工作过程中，开关管 Q1 导通时，扼流圈 L1 储能。
这时 iluin/lt（t为扼流圈导通时间）。
设导通结束时的储能为E，则E=1/2 * iluin * t。
在开关管 Q1 截止时，储能 E 通过输出整流器进行整流，输出电压 U0=E/Cout，其中 Cout 为输出电容。
极性反转型电路是一种将输入电压的极性反转后输出的电路。
在工作过程中，开关管 Q1 和 Q2 交替导通和截止，使得输出电压的极性与输入电压相反。
反激式电路、正激式电路、推挽式电路、半桥式电路和全桥式电路都是非隔离型开关电源的一种形式转换。
反激式电路和正激式电路是通过改变开关管的接线方式来实现的，推挽式电路是通过两个开关管分别控制输入电压的正负半周期来实现的，半桥式电路和全桥式电路是通过多个开关管共同控制输入电压的正负半周期来实现的。
开关电源拓扑的分类及各特点介绍
开关电源拓扑的分类及各特点介绍
Buck电路：Buck电路也成为降压（step-down）变换器。
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（脉冲宽度调制）芯片控制占空比决定晶体管的通断。
Buck电路的功能是把直流电压Ui转换成直流电压Uo，实现降压目的。
反激变换器：反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源，与之对应的有正激式开关电源。
反激（FLY BACK），具体是指当开关管接通时，输出变压器充当电感，电能转化为磁能，此时输出回路无电流;
Boost电路：Boost（升压）电路是最基本的反激变换器。
Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。
Boost电路是一个升压电路，它的输出电压高于输入电压。
Buck/Boost变换器：Buck/Boost变换器：也叫做升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但它的输出电压的极性与输入电压相反。
Buck/Boost变换器可以看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。
干货常见开关电源各种拓扑结构对比与分析
干货常见开关电源各种拓扑结构对比与分析什么是Power Supply?开关电源的元件构成三种基本的非隔离开关电源三种基本的隔离开关电源反激变换器（Flyback）工作原理（电流连续模式）反激变换器（Flyback）工作原理（电流断续模式）反激变换器（Flyback）工作原理（1）反激变换器（Flyback）工作原理（2）反激变换器（Flyback）工作原理（3）反激变换器（Flyback）工作原理（4）反激变换器（Flyback）特征总结谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)（1）谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)（2）谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)（3）谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)（4）谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)（5）谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)特征有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（1）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（2）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（3）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（4）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（5）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（6）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（7）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（8）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（9）有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)（10）桥式变换器（Bridge Type Converter)桥式变换器（Bridge Type Converter)（1）桥式变换器（Bridge Type Converter)（2）桥式变换器（Bridge Type Converter)（3）桥式变换器（Bridge Type Converter)（4）桥式变换器（Bridge Type Converter)（5）桥式变换器（Bridge Type Converter)（6）桥式变换器（Bridge Type Converter)（7）几种隔离式变换器之比较。
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。
开关电源拓扑
开关电源拓扑
开关电源是一种高效率、高稳定性的电源，其核心是开关电源拓扑。
开关电源拓扑是指开关管、变压器、电容、电感等元器件按照一定的电路
连接方式组成的电源结构。
常见的开关电源拓扑有以下几种：1.单端反激
式开关电源：该拓扑结构简单，成本低，适用于低功率电源。
其原理是通
过开关管控制电流流向，使得变压器产生磁场，从而实现电能转换。
2.双
端反激式开关电源：该拓扑结构比单端反激式开关电源更加稳定，适用于
中等功率电源。
其原理是通过两个开关管交替开关，使得变压器产生磁场，从而实现电能转换。
3.正激式开关电源：该拓扑结构适用于高功率电源，
具有高效率、高稳定性的特点。
其原理是通过开关管控制电流流向，使得
变压器产生磁场，从而实现电能转换。
4.降压型开关电源：该拓扑结构适
用于需要降低电压的场合，如手机充电器等。
其原理是通过开关管控制电
流流向，使得变压器产生磁场，从而实现电压降低。
5.升压型开关电源：
该拓扑结构适用于需要提高电压的场合，如LED驱动电源等。
其原理是通
过开关管控制电流流向，使得变压器产生磁场，从而实现电压升高。
总之，开关电源拓扑结构的选择应根据具体的应用场合和功率需求来确定，以达
到最佳的电源效果。
开关电源常用拓扑
开关电源常用拓扑开关电源（Switching Power Supply）是一种将电能通过开关元件进行频繁开关的方式进行变换，而产生所需输出电压、电流和功率的电源。
开关电源具有高效、轻便、可靠等优点，广泛应用于电子系统中的各种设备和产品之中。
在实际应用中，开关电源可采用多种不同的拓扑结构，下面我们来介绍几种常用的拓扑结构及其特点。
1.降压型开关电源（Buck Converter）降压型开关电源是常见的一种拓扑结构，其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率，将高电压稳定地降低为低电压输出。
相比其他拓扑结构，降压型开关电源具有简单、可靠、成本低等优点，适用于电流小于输出电压的应用场合。
2.提升型开关电源（Boost Converter）提升型开关电源适用于输出电压高于输入电压的场合，其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率，将低电压升高至稳定的高电压输出。
相比降压型开关电源，提升型开关电源具有输出电压高、输出能力强等优点，但其效率相对较低。
3.反激型开关电源（Flyback Converter）反激型开关电源采用变压器隔离，其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率，将输入电压转换为直流输出，适用于输入、输出电压变化幅度较大、输出电流较小的应用场合。
相比其他拓扑结构，反激型开关电源具有简单、成本低等优点。
4.正激型开关电源（Forward Converter）正激型开关电源也采用变压器隔离，其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率，将输入电压转换为直流输出，适用于输入输出电压差不大，输出功率大、质量要求高的应用场合。
正激型开关电源的复杂度相对较高，但其效率高、稳定性好。
以上几种开关电源拓扑结构都有各自的特点和优劣，应根据具体的应用场合选择合适的方案。
为了确保开关电源的稳定性和安全性，还需充分考虑元器件的质量、功率、温度、使用寿命等方面。
尽管如此，开关电源的使用范围和影响力在电子行业中逐渐扩大，为现代电子技术发展提供了强有力的支持。
开关电源拓扑及应用条件
开关电源拓扑及应用条件开关电源是一种通过切换器件开关动作来实现电能转换的电源。
其主要特点是高效、小体积、轻量化、可靠性高、成本较低等优势，被广泛应用于各种电子设备中。
不同的应用场景对开关电源的拓扑结构和应用条件有不同的要求。
开关电源的拓扑结构主要有以下几种：1. Buck拓扑（降压型）：Buck拓扑是最常见的开关电源拓扑结构之一，其主要特点是输出电压小于输入电压。
Buck拓扑适用于输入电压高于输出电压而要求较低输出电流的场景，如LED驱动电源、电动车充电器等。
2. Boost拓扑（升压型）：Boost拓扑是另一种常见的开关电源拓扑结构，其主要特点是输出电压大于输入电压。
Boost拓扑适用于输入电压低于输出电压而要求较低输出电流的场景，如太阳能电池、电动汽车DC/DC转换器等。
3. Buck-boost拓扑（升降压型）：Buck-boost拓扑是一种可以实现输入电压高于或低于输出电压的开关电源拓扑结构。
其适用于输入电压变化范围较大的场景，如电动汽车充电桩、太阳能逆变器等。
4. Flyback拓扑（反激型）：Flyback拓扑是一种常见的开关电源拓扑结构，其主要特点是具有电气隔离性能。
Flyback拓扑适用于输出电压较低且要求电气隔离的场景，如电脑电源、电视机电源等。
5. Forward拓扑（正激型）：Forward拓扑是一种开关电源拓扑结构，它结合了Flyback和Buck-boost的特点。
Forward拓扑适用于需要较大输出功率的场景，如工业设备电源、通信设备电源等。
对于不同的应用场景，开关电源有不同的应用条件：1. 输入电压范围：开关电源需要根据应用需求选择合适的输入电压范围，以确保电源能正常工作。
例如，汽车电源需要适应汽车电池的输入电压范围。
2. 输出电压和电流：开关电源需要满足设备的输出电压和电流要求。
因此，在选择开关电源时，需要考虑设备的功率需求和稳定性要求。
3. 效率要求：开关电源的效率直接影响能源的利用率和散热量。
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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典型开关电源拓扑及特征（增加学习解读整理）
Buck降压电路
特征：
■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
Boost升压电路
特征：
■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)。
Buck-Boost升降压电路
特征：
■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。
SEPIC升降压电路
特征：
■输出电压共地同相。
■输出电压可以大于或小于输入电压。
■与升压电路一样，输入电流平滑，但是输出电流不连续。
■能量通过电容从输入传输至输出。
■需要两个电感。
C’uk升降压电路
特征：
■输出反相
■输出电压的幅度可以大于或小于输入。
■输入电流和输出电流都是平滑的。
■能量通过电容从输入传输至输出。
■需要两个电感。
■电感可以耦合获得零纹波电感电流。
Flyback反激变换
特征：
■最简单的隔离拓扑结构；
■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（看
成2个具有一定相关的隔离电感）和电感。
■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。
电压等式在电流处于CCM（磁通量连续、输入电流与输出电流时序叠加后连续）方成立。
在DCM 模式下，输出电压将高于上式，保持占空比不变，随着负载加大，输出电压会下降，这个过程功率保持不变，然后负载继续加大，进入CCM模式，然后上式成立，随着负载继续加大，电压不变电流增加，原边表现为电流上升，继续增加负载功率，将触发磁芯饱和。
最大功率将受限饱和磁通，(原边电感/圈数越大传递的功率越小，PFC电感有类似也有区别，PFC电感影响输入功率不是因为磁通饱和，而是阻抗限流)，此时提高控制频率只可非线性的提高少部分功率。
■增加次级绕组和电路可以得到多个输出。
■输出可以获得正负电源，有2绕组级联，取中线为0基准。
■导通时前级蓄能，关断时后次级释放能量，并完成变压器去磁。
■适用于较小功率场景，小功率辅助控制电源常用。
Forward正激变换
特征：
■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。
■输出整流类似buck降压回路。
■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（因为是隔离）。
■增加次级绕组和电路可以获得多个输出，同反激电路。
■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（决定了占空比不大于50%，否则产生剩磁，绕组数量变化去磁时间如何变化？绕组数量少应该去磁时间更短！）。
在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在断开阶段通过去磁回路释放回电源输入端。
■正激变换传递的功率大小原理与反激完全不同，理论上与变压器磁通量无关。
关于磁芯饱和只需要关注去磁处理以及最大导通时间限制即可。
■开关管关断时产生2倍输入电压（励磁绕组相同时！越少电压更高），对管子耐压较高。
■输出半桥整流，采用了Buck降压电路（后续的几个正激转换电路也是如此），其电压表达式也同Buck降压，该电路是的输出电流更连续。
如果直接二极管整流会如何？产生很大的尖峰电流，输入输出都有。
■小功率辅助控制电源常用。
双管正激变换
特征：
■两个开关同时工作，（增加1个开关管以及1个二级管实现了取代去磁绕组回路）
■开关断开时，存储在变压器中的能量使初级的极性反向，使二极管导通，形成去磁回路。
■优点1，每个开关上的电压永远不会超过输入电压。
■优点2，无需对绕组磁道复位。
■比较常用于中等功率，如3KW电源模块常用。
■附加整流电流：上述两正激变换整流电路可替换为同步整流电流，以获取更高效率。
Push-Pull推挽变换
特征：
■开关（FET）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（PWM）以调节输出电压。
■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。
原边绕组线圈分别工作利用一半周期）
■全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。
■施加在FET上的电压是输入电压的两倍（类似正激）。
■因为变压器两个半周期都都传输了功率，所以输出双半桥整流。
半桥变换
特征：
■较高功率变换器极为常用的拓扑结构。
■开关（FET）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（PWM）以调节输出电压。
■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。
而且初级绕组的利用率优于推挽电路。
■全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。
■施加在FET上的电压与输入电压相等。
■施加在初级绕组的电压只有输入电压的一般，上半桥开通时才产生输入电流。
上半桥导通时，一方面通过变压器传递功率、一方面往半桥电容中储存能量，以供后半桥桥导通通过变压器传递功率。
■实际工程上，半桥电容不会额外增加母线平波电容的总需求，无论是包含交流整流的部件电路，还是直接的直流电输入时。
全桥变换
特征：
■较高功率变换器最为常用的拓扑结构。
■开关（FET）以对角对的形式驱动，进行脉冲宽度调制（PWM）以调节输出电压。
■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。
■全波拓扑结构，所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。
■施加在FETs上的电压与输入电压相等。
■在给定的功率下，初级电流是半桥的一半。
■在输入或输出变化较大时，输出电感除了有利于输出电流稳定抑制尖峰，也有利于电压的控制
■输出回路，次边整流采用单绕组全波整流也较常见（图略），节省1绕组然后增加2个二极管，为什么？（综合效率、效益考虑，在高压大功率输出时采用，此时效率影响较小，但变压器绕制更简单低成本。
反过来也就是为撒子，低压输出时宁可额外增加双绕组输出而实现半桥整流）
■输出回路，下图是双绕组的同步整流示意图。