电源基本拓扑形式介绍
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2019/11/12
推挽拓扑基本电路
2019/11/12
大家认为这是不是推挽电路?
2019/11/12
推挽电路工作原理
其变压器T1起隔离和传递能量的作用。在 开关管Q1开通时，变压器T1的Np1绕组工 作并耦合到付边Ns1绕组，开关管Q关断时 Np向Ns释放能量；反之亦然。在输出端由 续流电感器Lo和D1、D2付边整流电路。开 关管两端应加一RC组成的开关管关断时所 产生的尖峰吸收电路
2019/11/12
（二）单端正激式
这里的L不能缺少：
2019/11/12
单端正激式工作原理
单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在 形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关 管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤 波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流 二极管VD3 继续向负载释放能量。
4）t3-t4：过程与2）相同。
推挽式电源特征：
MOS管要承受两倍的峰值电压； 变压器要存在磁饱和的问题；
2019/11/12
半桥式
2019/11/12
半桥式工作原理示意图
2019/11/12
半桥式工作原理示意图
2019/11/12
半桥式工作原理示意图
2019/11/12
半桥式工作原理示意图
2019/11/12
双管反激工作特点
在任何工作条件下，为使两个调整管所承受的 电压不会超过Vs+Vd (Vs：输入电压；Vd:D2、 D3的正向压降，)，D2、D3必须是快恢复管 （当然用超快恢复管更好）。
在反激开始时，储存在原边Np的漏电感的能量 会经D2、D3反馈回输入，系统能量损失会小， 效率高。
倍的电流。
2019/11/12
半桥式两个重要公式
原边峰值电流： Ip=3.13Pout/Vinmin
原边电流的有效值； Irms=2.79Pout/Vinmin
2019/11/12
全桥式
2019/11/12
全桥式电路两个重要公式
原边峰值电流： Ip=1.56Pout/Vinmin
原边电流的有效值： Irms=1.4Pout/Vinmin
2019/11/12
推挽式工作（模式1）
2019/11/12
推挽式工作（模式2）
2019/11/12
推挽式工作（模式3）
2019/11/12
推挽式工作（模式4）
2019/11/12
推挽式工作原理说明
在一个周期内有4个开关状态，其中2和4是完全 相同的，这两个S1和S2是交替导通的，会在 W1和W1`上形成相位相反的交流电压； 1）S1通，D1通，L电流上升； 2）S2通，D2通，L电流上升； 3）S1和S2都断，D1和D2都通，各分担一半的 电流，L电流下降，S1和S2承受的关断电压为 2Ui；
大功率工业用电 源、焊接电源、 电解电源等
各种工业用电源， 计算机电源等
低输入电压的电 源
课后作业：
请学员在下次 上课时，找一款全 桥式电路原理图。
2019/11/12
2019/11/12
几种常用的电路形式
电路 功率 复杂程度 1、RCC 1-40W 低； 2、反激 1-100W 低； 3、正激 1-200W 中； 4、推挽 200-500W 中； 5、半桥 200-500W 高； 6、全桥 500-2000W 很高。
2019/11/12
各种不同的间接直流变流电路的比较
2019/11/12
推挽电路工作特点
在任何工作条件下，调整管都承受 的两倍的输入电压。所以此电路多 用于大功等级的DC/DC电源中， 这样才有利于选材料。
此电路与半桥式变换器一样，也存 在一定的磁偏问题
2019/11/12
推挽工作方式重要公式
开关管的峰值电流： Ip=Pout/η×Dmax×Vinmin
2019/11/12
半桥式工作原理说明
工作原理： 变压器的一次侧两端分别接电容C1、C2、和
S1、S2相连，C1和C2的电压分别为Ui/2； S1和S2交替导通，使变压器一次侧形成幅值
为Ui/2的交替电压，改变占空比Dmax，可以改变 二次整流电压Ud的平均值，从而改变输出电压Uo， S1和S2断开承受的电压为Ui。
电路
优点
缺点
功率范围
正激 反激
电路较简单，成本低， 可靠性高，驱动电路 简单
电路非常简单，成本 很低，可靠性高，驱 动电路简单
变压器单向激磁， 利用率低
难以达到较大的功率， 变压器单向激磁，利 用率低
几百W~几kW 几W~几十W
全桥
变压器双向励磁， 容易达到大功率
结构复杂，成本高，有直
通问题，可靠性低，需要 几百W~几百kW
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管 VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位 条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的 占空比不能大于５０％。由于这种电路在开关管VT1导通时， 通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输 出50－200 Ｗ的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积 也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。
2019/11/12
单端反激式电路原理
其变压器起隔离和传递储存能量的作用，即在开 关管开通时原边储存能量，开关管关断时原边向 副边释放能量。在输出端要加由电感器和两电容 组成一个低通滤波器，变压器初级需有C、R和D 组成的RCD漏感尖峰吸收电路。输出回路需有一 个整流二极管D1。
由于其变压器使用有气隙的磁芯，故其铜损较大， 变压器温相对较高；
2019/11/12
单端正激式电路原理
其变压器起隔离和变压的作用，在输出端要加 一个电感器（续流电感）起能量的储存及传递 作用，变压器初级需有复位绕组。在实际使用 中，此绕组一般用RCD吸收电路取代，如果芯 片的辅助电源用反激供给则也可削去调整管的 部分峰值电压（相当一部份复位绕组）。
输出回路需有一个整流二极管D1和一个续流二 极管D2。由于其变压器使用无气隙的磁芯，故 其铜损较小，变压器温升较低。并且其输出的 纹波电压较小。
2019/11/12
推挽式工作原理波形图
2019/11/12
推挽式工作原理波形图说明
1）t0-t1：S1通，D1通，电流通过W2-D1-L1-R1，电 感电流上升；
2）t1-t2：所有开关断开，W1电流为零，电感经过D1、 D2续流，各占电感电流的一半，电感L上的电流逐 渐下降；
3）t2-t3：S2通，D2通，电流通过W2`-D2-L1-R1，电 感电流上升；
复杂的多组隔离驱动电路
半桥 推挽
2019/11/12
变压器双向励磁，没
有变压器偏磁问题， 开关较少，成本低
变压器双向励磁，变压
器一次侧电流回路中只
有一个开关，通态损耗 较小，驱动简单
有直通问题，可靠性 低，需要复杂的隔离 驱动电路
有偏磁问题
几百W~几kW 几百W~几kW
应用领域
各种中、小功 率电源
小功率电子设备、 计算机设备、消 费电子设备电源。
在与单端反激变换器相比，无需RCD吸收电路； 功率器件可选择较低的耐压值；功率等级也会 很大。
2019/11/12
双管反激工作特点
在轻载时，如果在“开通”周期储存在变压器 的原边绕组显得过多的能量，那么在“关断” 周期会将过多的能量能量反馈到输入。
两个调整管工作状态一致，我没有调试过这样 电路，根据调试过的半桥和双管正激的电路经 验，下管的波形会优于上管的波形，在调试过 程中只要观察下管波形即可（具体可到“调试 经验”中详见）。我个人建议在大功率等级电 源中不可选用此种电路。
2019/11/12
MOS管参数/反激开关电源特点
耐压得选择： Vdss=1.5Vin（max）
电流的选择：
Id=2Pout/Vinmin 还有几个重要的参数：
Rdss、Ciss、 Coss等； 元器件少、成本低、结构简单； 功率小（一般150W以内）、纹波大； 开关承受的电流峰值大，不适合大功率
其输出的纹波电压比较大。
但其优点就是电路结构简单，适用于200W以下的 电源且多路输出交调特性相对较好。
2019/11/12
单端反激式工作原理
2019/11/12
单端反激式工作原理
2019/11/12
反激式变压器特别提示
变压器T1除了具有初次极间 安全隔离的作用外，还有变压器 扼流圈的作用，所以反激式输出 次级不需要加电感，但在实际中 在滤波电容之外加一小电感，用 以降低开关噪声。
的开关电源。
2019/11/12
双管反激变换器
2019/11/12
双管反激电路原理
其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用， 即在开关管Q1、Q2开通时Np储存能量，开 关管Q1、Q2关断时Np向Ns释放能量，同 时Np的漏感将通过D2、D3返回给输入，可 省去RCD漏感尖峰吸收电路。
在输出端要加由电感器Lo和两Co电容组成 一个低通滤波器。输出回路需有一个整流 二极管D1（最好使用恢复时间快的整流 管）。
2019/11/12
半桥式工作原理波形
2019/11/12
半桥式电源的特征
由于电容C的隔直，这样开关不对称导通时间造 成原边电压的直流分量有制动平衡的作用，因
此电路不易发生变压器偏磁和直流饱和问题；
为造成开关管同时导通损坏开关管，占空比 Dmax应小于50%；
此拓扑形式变压器利用率高，没有偏磁； 此拓扑可以做到上百瓦~数千瓦的电源； 但此电路为得到相同的功率，则开关管需流过2
单端反激式
2019/11/12
单端反激式说明
电路工作过程如下：当M1导通时，它在变 压器初级电感线圈中存储能量，与变压器 次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所 以二极管VD截止，在变压器次级无电流流 过，即没有能量传递给负载；当M1截止时， 变压器次级电感线圈中的电压极性反转， 使VD导通，给输出电容C充电，同时负载R 上也有电流I流过。
2019/11/12
单端正激式两个重要公式
开关管的峰值电流： Ip=2.8Pout/Vinmin
开关管承受的峰值电压： Vsw=2Vin
2019/11/12
单端正激式工作原理
2019/11/12
单端正激式工作原理
2019/11/12
单端正激式波形
2019/11/12
单端正激式工作原理5
复位绕组说明： 开关闭合时，W3和D3使励磁为零，W3电流下降到零的时
间trst； 开关关断时，其时间必须大于trst，以保证下次开关
（励磁为零），变压器得到可靠的复位； trst = （N3/N1） × Ton
此时输入与输出电压比为： Uo/Ui = （N2/N1） × Ton/T = （N2/N1） × Dmax 此时开关管承受的电压为： Us = （1+ N1/N3） × Ui 此时开关管承受的峰值电流为： Ip=6.2Pout/Vin
推挽拓扑基本电路
2019/11/12
大家认为这是不是推挽电路?
2019/11/12
推挽电路工作原理
其变压器T1起隔离和传递能量的作用。在 开关管Q1开通时，变压器T1的Np1绕组工 作并耦合到付边Ns1绕组，开关管Q关断时 Np向Ns释放能量；反之亦然。在输出端由 续流电感器Lo和D1、D2付边整流电路。开 关管两端应加一RC组成的开关管关断时所 产生的尖峰吸收电路
2019/11/12
（二）单端正激式
这里的L不能缺少：
2019/11/12
单端正激式工作原理
单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在 形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关 管VT1导通时，VD2也导通，这时电网向负载传送能量，滤 波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流 二极管VD3 继续向负载释放能量。
4）t3-t4：过程与2）相同。
推挽式电源特征：
MOS管要承受两倍的峰值电压； 变压器要存在磁饱和的问题；
2019/11/12
半桥式
2019/11/12
半桥式工作原理示意图
2019/11/12
半桥式工作原理示意图
2019/11/12
半桥式工作原理示意图
2019/11/12
半桥式工作原理示意图
2019/11/12
双管反激工作特点
在任何工作条件下，为使两个调整管所承受的 电压不会超过Vs+Vd (Vs：输入电压；Vd:D2、 D3的正向压降，)，D2、D3必须是快恢复管 （当然用超快恢复管更好）。
在反激开始时，储存在原边Np的漏电感的能量 会经D2、D3反馈回输入，系统能量损失会小， 效率高。
倍的电流。
2019/11/12
半桥式两个重要公式
原边峰值电流： Ip=3.13Pout/Vinmin
原边电流的有效值； Irms=2.79Pout/Vinmin
2019/11/12
全桥式
2019/11/12
全桥式电路两个重要公式
原边峰值电流： Ip=1.56Pout/Vinmin
原边电流的有效值： Irms=1.4Pout/Vinmin
2019/11/12
推挽式工作（模式1）
2019/11/12
推挽式工作（模式2）
2019/11/12
推挽式工作（模式3）
2019/11/12
推挽式工作（模式4）
2019/11/12
推挽式工作原理说明
在一个周期内有4个开关状态，其中2和4是完全 相同的，这两个S1和S2是交替导通的，会在 W1和W1`上形成相位相反的交流电压； 1）S1通，D1通，L电流上升； 2）S2通，D2通，L电流上升； 3）S1和S2都断，D1和D2都通，各分担一半的 电流，L电流下降，S1和S2承受的关断电压为 2Ui；
大功率工业用电 源、焊接电源、 电解电源等
各种工业用电源， 计算机电源等
低输入电压的电 源
课后作业：
请学员在下次 上课时，找一款全 桥式电路原理图。
2019/11/12
2019/11/12
几种常用的电路形式
电路 功率 复杂程度 1、RCC 1-40W 低； 2、反激 1-100W 低； 3、正激 1-200W 中； 4、推挽 200-500W 中； 5、半桥 200-500W 高； 6、全桥 500-2000W 很高。
2019/11/12
各种不同的间接直流变流电路的比较
2019/11/12
推挽电路工作特点
在任何工作条件下，调整管都承受 的两倍的输入电压。所以此电路多 用于大功等级的DC/DC电源中， 这样才有利于选材料。
此电路与半桥式变换器一样，也存 在一定的磁偏问题
2019/11/12
推挽工作方式重要公式
开关管的峰值电流： Ip=Pout/η×Dmax×Vinmin
2019/11/12
半桥式工作原理说明
工作原理： 变压器的一次侧两端分别接电容C1、C2、和
S1、S2相连，C1和C2的电压分别为Ui/2； S1和S2交替导通，使变压器一次侧形成幅值
为Ui/2的交替电压，改变占空比Dmax，可以改变 二次整流电压Ud的平均值，从而改变输出电压Uo， S1和S2断开承受的电压为Ui。
电路
优点
缺点
功率范围
正激 反激
电路较简单，成本低， 可靠性高，驱动电路 简单
电路非常简单，成本 很低，可靠性高，驱 动电路简单
变压器单向激磁， 利用率低
难以达到较大的功率， 变压器单向激磁，利 用率低
几百W~几kW 几W~几十W
全桥
变压器双向励磁， 容易达到大功率
结构复杂，成本高，有直
通问题，可靠性低，需要 几百W~几百kW
在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管 VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位 条件，即磁通建立和复位时间应相等，所以电路中脉冲的 占空比不能大于５０％。由于这种电路在开关管VT1导通时， 通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输 出50－200 Ｗ的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积 也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。
2019/11/12
单端反激式电路原理
其变压器起隔离和传递储存能量的作用，即在开 关管开通时原边储存能量，开关管关断时原边向 副边释放能量。在输出端要加由电感器和两电容 组成一个低通滤波器，变压器初级需有C、R和D 组成的RCD漏感尖峰吸收电路。输出回路需有一 个整流二极管D1。
由于其变压器使用有气隙的磁芯，故其铜损较大， 变压器温相对较高；
2019/11/12
单端正激式电路原理
其变压器起隔离和变压的作用，在输出端要加 一个电感器（续流电感）起能量的储存及传递 作用，变压器初级需有复位绕组。在实际使用 中，此绕组一般用RCD吸收电路取代，如果芯 片的辅助电源用反激供给则也可削去调整管的 部分峰值电压（相当一部份复位绕组）。
输出回路需有一个整流二极管D1和一个续流二 极管D2。由于其变压器使用无气隙的磁芯，故 其铜损较小，变压器温升较低。并且其输出的 纹波电压较小。
2019/11/12
推挽式工作原理波形图
2019/11/12
推挽式工作原理波形图说明
1）t0-t1：S1通，D1通，电流通过W2-D1-L1-R1，电 感电流上升；
2）t1-t2：所有开关断开，W1电流为零，电感经过D1、 D2续流，各占电感电流的一半，电感L上的电流逐 渐下降；
3）t2-t3：S2通，D2通，电流通过W2`-D2-L1-R1，电 感电流上升；
复杂的多组隔离驱动电路
半桥 推挽
2019/11/12
变压器双向励磁，没
有变压器偏磁问题， 开关较少，成本低
变压器双向励磁，变压
器一次侧电流回路中只
有一个开关，通态损耗 较小，驱动简单
有直通问题，可靠性 低，需要复杂的隔离 驱动电路
有偏磁问题
几百W~几kW 几百W~几kW
应用领域
各种中、小功 率电源
小功率电子设备、 计算机设备、消 费电子设备电源。
在与单端反激变换器相比，无需RCD吸收电路； 功率器件可选择较低的耐压值；功率等级也会 很大。
2019/11/12
双管反激工作特点
在轻载时，如果在“开通”周期储存在变压器 的原边绕组显得过多的能量，那么在“关断” 周期会将过多的能量能量反馈到输入。
两个调整管工作状态一致，我没有调试过这样 电路，根据调试过的半桥和双管正激的电路经 验，下管的波形会优于上管的波形，在调试过 程中只要观察下管波形即可（具体可到“调试 经验”中详见）。我个人建议在大功率等级电 源中不可选用此种电路。
2019/11/12
MOS管参数/反激开关电源特点
耐压得选择： Vdss=1.5Vin（max）
电流的选择：
Id=2Pout/Vinmin 还有几个重要的参数：
Rdss、Ciss、 Coss等； 元器件少、成本低、结构简单； 功率小（一般150W以内）、纹波大； 开关承受的电流峰值大，不适合大功率
其输出的纹波电压比较大。
但其优点就是电路结构简单，适用于200W以下的 电源且多路输出交调特性相对较好。
2019/11/12
单端反激式工作原理
2019/11/12
单端反激式工作原理
2019/11/12
反激式变压器特别提示
变压器T1除了具有初次极间 安全隔离的作用外，还有变压器 扼流圈的作用，所以反激式输出 次级不需要加电感，但在实际中 在滤波电容之外加一小电感，用 以降低开关噪声。
的开关电源。
2019/11/12
双管反激变换器
2019/11/12
双管反激电路原理
其变压器T1起隔离和传递储存能量的作用， 即在开关管Q1、Q2开通时Np储存能量，开 关管Q1、Q2关断时Np向Ns释放能量，同 时Np的漏感将通过D2、D3返回给输入，可 省去RCD漏感尖峰吸收电路。
在输出端要加由电感器Lo和两Co电容组成 一个低通滤波器。输出回路需有一个整流 二极管D1（最好使用恢复时间快的整流 管）。
2019/11/12
半桥式工作原理波形
2019/11/12
半桥式电源的特征
由于电容C的隔直，这样开关不对称导通时间造 成原边电压的直流分量有制动平衡的作用，因
此电路不易发生变压器偏磁和直流饱和问题；
为造成开关管同时导通损坏开关管，占空比 Dmax应小于50%；
此拓扑形式变压器利用率高，没有偏磁； 此拓扑可以做到上百瓦~数千瓦的电源； 但此电路为得到相同的功率，则开关管需流过2
单端反激式
2019/11/12
单端反激式说明
电路工作过程如下：当M1导通时，它在变 压器初级电感线圈中存储能量，与变压器 次级相连的二极管VD处于反偏压状态，所 以二极管VD截止，在变压器次级无电流流 过，即没有能量传递给负载；当M1截止时， 变压器次级电感线圈中的电压极性反转， 使VD导通，给输出电容C充电，同时负载R 上也有电流I流过。
2019/11/12
单端正激式两个重要公式
开关管的峰值电流： Ip=2.8Pout/Vinmin
开关管承受的峰值电压： Vsw=2Vin
2019/11/12
单端正激式工作原理
2019/11/12
单端正激式工作原理
2019/11/12
单端正激式波形
2019/11/12
单端正激式工作原理5
复位绕组说明： 开关闭合时，W3和D3使励磁为零，W3电流下降到零的时
间trst； 开关关断时，其时间必须大于trst，以保证下次开关
（励磁为零），变压器得到可靠的复位； trst = （N3/N1） × Ton
此时输入与输出电压比为： Uo/Ui = （N2/N1） × Ton/T = （N2/N1） × Dmax 此时开关管承受的电压为： Us = （1+ N1/N3） × Ui 此时开关管承受的峰值电流为： Ip=6.2Pout/Vin