开关电源常用的基本拓扑种类讲解

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.Buck2.Boost3.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）。

可以把Buck电路的开关通过一个变压器进行能量传递，就形成正激变换器。

将两个正激变换器进行并联，可以形成推挽拓扑。

正激的变压器，是直接输送能量过去，而不是像反激变压器那样传递能量。

开关电源拓扑结构。

D1

NU o NU o Ui
N是变压器的变压比
Uo

Up Ni
iL

iL1 N
Hale Waihona Puke I L max N
2Io N

2U o NR
Ui D1Ts NL
i L1

Ui D1Ts L
L Ui D1Ts R 2U o
Flyback变换器的优缺点比较
优点： 1、电路简单，能高效提供多路直流输出，因此适合多组输出的要求，并可通过调节占空比D1的大小升压或降压。 2、输出功率为20~100w，可以同时输出不同的电压且有较好的电压调整率。不需接输出滤波电感，使反激变换器成本降低，体积减小。缺点： 1、输出的纹波电压较大，外特性差，负载调整精度不高，因此输出功率受到限制,通常应用于150W 以下。适用于相对固定的负载。 2、与其他隔离变换器相比效率较低。
K由接通突然转为关断瞬间，流过变压器初级线圈的电流i1突然为0，由于磁通不能突变，因此，在K关断的Toff期间，变压器铁心中的磁通主要由 N2线圈回路中的电流来维持,N2中产生反激电流，流过D向电容C和负载R供电。
开关管导通时等效电路
开关管关断时等效电路
Buck-Boost拓扑结构简介
反激式变压器开关电源的工作情况同BUCK-BOOST拓扑极为相似。
另两种电感电流模式的介绍
CCM模式 D1+D2=1
DCM模式 D1+D2<1
Uo D1 Ui (D1 D2 )
二、Boost拓扑结构——升压式变换电路（非隔离）
Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。该稳压电路元器件与前面讲的Buck变换电路一样，只是摆放位置不同，由此导致其功能也不同。

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。

最详细的5种开关电源拓扑结构

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
工作过程分析

工作过程： 1、当K导通时→IL 线性增加，D截止此时C向负载供电 2、当K断开时→Ul 和Ui串联，以高于 Uo的电压向C充电同时向负载供电，此时 D导通,IL逐渐减小若IL减小到0，则D 截止，只有C向负载供电
CCM和DCM模式下的各点电压

由上可知BOOST电路也会出现电感电流断续的情况，即也有CCM 和DCM两种模式，各点电压分别如左右所示在DCM模式下若IL值逐渐减小到Io，则C和L同时向负载放电，若IL值继续减小直至0，则D关断，只有C向负载放电，直到下次周期开始
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
1 1 2D12 / D1 M 0.5 2 2

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。

开关电源基本拓扑结构剖析

Vout Dy Vin Dy D
(1.12)
Io
1 Ts
I Lf max 2
(Ton
T' off
)
1 2 I Lf max(Dy D)
(1.13)
开关电源基本拓扑
开关电源技术——郑琼林
9
电感电流临界连续
2 I o Lf max i
1
(1.14)
iLf
max
Vin Vo Lf
DyTs
(1.15)
IoG
(1 Dy )Dy 2Lf fs
Vin
Fig 1.4 Vin=const
开关电源基本拓扑
开关电源技术——郑琼林
11
Vout = constant (输出电压恒定) For Vo=Vin Dy, so eq.(1.16) can be reformed as:
I oG
(1 2L
Dy f fs
)
Fig 3.1 Configuration of Buck/Boost converter main circuit
开关电源基本拓扑
开关电源技术——郑琼林
15
电感电流连续时的工作模式 (CCD)
Mode 1
Fig 3.2
Mode 2
开关电源基本拓扑
开关电源技术——郑琼林
16
电流连续时(CCM)的工作原理(operating principle)
Vout
Fig 1.5 Vout=const
开关电源基本拓扑
开关电源技术——郑琼林
12
开关电源基本拓扑结构
二、并联型——boost converter
升压式(Boost)变换器是一种输出电压等于或高于输入电压的单管非隔离直流变换器。下图给出了它的电路拓扑图。Boost变换器的主电路由开关管Q，二极管 D，输出滤波电感Lf和输出滤波电容Cf构成。

开关电源各种拓扑结构集锦详解后附笔记

《精通开关电源设计》笔记三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1，电感的电压公式dtdILV =＝T I L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间t OFF3，功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。

那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF4，周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD→t OFF ＝（1－D ）/f电流纹波率r P51 52r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面：A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。

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。

开关电源各种拓扑结构集锦详解

开关电源各种拓扑集锦1、先给出六种基本DC/DC变换器拓扑依次为buck，boost，buck－boost，cuk，zeta，sepic变换器以上六种拓扑被认为是DC/DC变换器的六种基本拓扑，不过也有专家认为最基本的拓扑是buck和boost，其他均由此演变而来。

buck变换器为降压变换器，也是最常用的变换器，工程上常用的拓扑基本上是buck族的，如正激，半桥，全桥，推挽等等。

boost变换器为buck的对偶拓扑，是升压变换器，常用于小功率板载电源，大功率PFC电路上，对于隔离的boost 变换器也有推挽，双电感，全桥等电路。

buck－boost是反激变换器的原型，属于升降压变换器。

后面三种电路不是很常用，都是升降压变换器。

从效率的角度来说，这些变换器的输入和输出等同时候，效率最高。

也就是buck最佳占空比为1，boost 为0，buck－boost为0.5。

2、正激变换器：A、绕组复位正激变换器B、LCD复位正激变换器C、RCD复位正激变换器D、有源钳位正激变换器E、双管正激F、无损吸收双正激：G、有源钳位双正激H、原边钳位双正激、I、软开关双正激评论：正激变换器是常用变换器之一，特别在中小功率场合。

正激变换器属于单端变换器，所用开关管少，可靠性高，虽然变压器利用率低，但是在较高频率下其变压器磁通摆幅可以与双端变换器相当。

但是开关管电压应力较大。

双管正激开关管电压应力为输入电压，虽然用了两个管子，但是耐压低，导通电阻也小，损耗也小，同时散热面积相对大了，所以可靠性更好，在中大功率比较常用。

但是双管正激实现软开关较难，就目前的一些拓扑来说，都需要辅助开关管来实现。

如果能不加入辅助管而实现软开关，一定超有前途。

正激变换器也常用来交错并联，来扩大功率，能减小输出滤波器体积。

3、推挽变换器A、推挽变换器B、无损吸收推挽变换器C、推挽正激推挽变换器：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合而来，基本推挽变换器好处是驱动不需隔离，变压器双端磁化，只要两个开关管。

详解开关电源的三大基础拓扑

详解开关电源的三大基础拓扑
1、摘要
开关电源已经深入到国民经济的各个行业当中，设计师或是自行设计电源或是购买电源模块，但是这些电源都离不开电源的各种电路拓扑。

本文先介绍了开关电源的三大基础拓扑：Buck、Boost、Buck-Boost，并就这三者拓扑之间进行了简单地组合，得到了非常巧妙的电路，例如：正负输出电源、双向电源等，能够满足诸如运放供电、电池充放电等某些特殊的需求。

2、开关电源基础拓扑
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，下面以电感连续模式进行简单介绍。

2.1 Buck降压型。

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

各类基本电源拓扑结构介绍

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)。

Chart 1: buck circuit topology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 ）：输入输出极性相同。

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)。

Chart 2: boost circuit topology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+U L ，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。

Uo I S I VD I I C I UiUo I D S I D D L C I D电压关系：Uo/Ui= -Δ/(1-Δ)Chart 3: boost-buck circuit topology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)。

Chart 4: cuk circuit topology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。

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。

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。

开关电源拓扑电路

开关电源的拓扑是指开关电源电路的结构形式，常见的开关电源拓扑包括：降压（Buck）电路：将输入电压降低至所需电压的电路。

升压（Boost）电路：将输入电压升至所需电压的电路。

升降压（Buck-Boost）电路：既可以升压也可以降压的电路。

正激式（Forward）电路：一种单端正激式电源变换器，使用一个磁性变压器实现电压变换。

反激式（Flyback）电路：一种单端反激式电源变换器，使用一个磁性变压器实现电压变换。

半桥（Half-Bridge）电路：一种将两个开关管连接在电源变压器的初级线圈中的电路。

全桥（Full-Bridge）电路：一种将四个开关管连接在电源变压器的初级线圈中的电路。

推挽（Push-Pull）电路：一种将两个开关管交替工作的电路，可以消除直流分量并提高效率。

交错式（Interleaved）电路：将两个或多个开关电源的输出端并联，以增加输出电流能力并降低纹波的电路。

这些拓扑可以根据实际需求进行选择和组合，以满足不同的电源设计要求。

boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理

boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作
原理
Boost和Buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理如下：
1. Boost拓扑电路：Boost电路是一个升压电路。

当开关管导通时，输入电压Vi对电感Ls充电，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→开关管Q。

当开关管关断时，输入的能量和电感能量一起向输出提供能量，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→二极管D→电容C→负载RL。

此时负载的供电电源相当于Vi加上电感的感应电动势，从而实现升压。

2. Buck拓扑电路：Buck电路是一个降压电路。

当开关闭合时，续流二极管D是截止的，由于输入电压Vi与储能电感Ls接通，因此输入-输出压差（Vi-Vo）就加在Ls上，使通过Ls上的电流线性地增加。

在此阶段，除向负载供电外，还有一部分电能储存在电感Ls和电容Cr中。

当开关断开时，在电感Ls上产生反向电动势，使二极管D从截止变成导通。

如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或者查阅相关技术手册。

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。

几种常见的开关电源拓扑结构及应用

几种常见的开关电源拓扑结构及应用什么是拓扑呢?所谓电路拓扑就是功率器件和电磁元件在电路中的连接方式，而磁性元件设计，闭环补偿电路设计及其他所有电路元件设计都取决于拓扑。

最基本的拓扑是Buck(降压式)、Boost(升压式)和Buck/Boost(升/降压)，单端反激(隔离反激)，正激、推挽、半桥和全桥变化器。

下面简单介绍一下常用的开关电源拓扑结构。

Buck电路首先我们要讲的就是Buck电路。

Buck电路也成为降压(step-down)变换器。

它的电路图是下面这样的：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。

展开剩余88%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;相反，当开关管关断时，输出变压器释放能量，磁能转化为电能，输出回来中有电流。

反激式开关电源中，输出变压器同时充当储能电感，整个电源体积小、结构简单，所以得到广泛应用。

应用最多的是单端反激式开关电源。

优点：元器件少、电路简单、成本低、体积小，可同时输出多路互相隔离的电压;缺点：开关管承受电压高，输出变压器利用率低，不适合做大功率电源。

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。

上面的图就是Boost电路图。

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。

开关电源常见拓扑结构ppt课件

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。
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 BUCK-BOOST输出的是一个反极性的电压
反激式❖变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压
器初级线圈于的激0励，电压则被关I断L后呈才向现负载左提侧供功图率输(出c，)这中种的变压波器开形关电，源称电为反流激式连开关续电源。。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。
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。
BUCK电路的效率问题
❖ 一般而言，BUCK电路的损耗可以分为导通状态下的直流损耗和导通过程中的交流损耗。
❖ 其中直流损耗主要是指晶体管T和二极管D在直流导通情况下，自身压降同流过电流的压降
❖ 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。
CCM，DCM模式下的各点电压
开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分上图是简化之后的BUCK电路主回路。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。在K由闭合到断开的瞬间，N2侧产生了一定大小的反激电压和电流，如果N2直接接在负载R上则会有一个非常大的脉冲。另一方面，流过N3绕组中的电流产生的磁场可以使变压器的铁心退磁，使变压器铁心中的磁场强度恢复到初始状态。 1、可以吸收当控制开关K关断瞬间变压器次级线圈产生的高压反电动势能量，防止整流二极管D1击穿；在整流二极管D1两端并联一个高频电容: 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。上图就是二次侧电流临界连续时，电压U2,电容C两端的电压Uc的变化过程控制回路一般采用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 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。开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分当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。 1、当K导通时→IL线性增加， D1截止此时C向负载供电最终电压增益比就是两者增益比的乘积即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。开关电源主要包括主回路和控制回路两大部分下面分析输出电压的产生 N3两端是反接到输入Ui上，电压为-Ui,其过程相当于向Ui充电，即磁能转化为电能 K断开，由于N3绕组的磁复位和二次侧的二极管D1断流作用，二次侧输出相当于开路，相当于BUCK电路的开关器件关断，如上方右图所示