开关电源各种拓扑结构集锦详解 后附笔记
各类基本电源拓扑结构介绍
各类电源拓扑构造分析一．非隔离型开关变换器1. 降压变换器〔Buck 〕：输入输出极性一样。
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 〕：输入输出极性一样。
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 ，到达升压的目的。
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。
电压关系：Uo/Ui= -Δ/(1-Δ)Uo IUo I D D LChart 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进展充电。
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。
所以，这里的C1用于传输能量。
UoUo SD二．隔离型开关变换器1．推挽型变换器：图5：推挽型变换电路S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L 、C 滤波，送给负载。
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
开关电源各种拓扑集锦
话题：开关电源各种拓扑集锦先给出六种基本DC/DC变换器拓扑依次为buck，boost，buck－boost，cuk，zeta，sepic变换器第2帖2004-04-28 18:55: 输入电压变化为9~30VDC,输出要得到15VDC该选择哪种拓扑结构?第3帖2004-04-28 19:24: 如果不隔离，可以在基本拓扑的后四种中选择第5帖2004-04-28 19:36: 后面三种L1与L2应该是紧密耦合,绕在同一个电感或变压器中吧?第7帖2004-04-29 02:19: 不是，是独立电感第82帖2006-02-12 13:41: 六独立电感，还用标相位？第54帖2005-05-20 08:34:樓主,我感覺你應該告訴hualong為甚麼要這樣選,具體根據是甚麼,這樣下一次他在遇見這個問題,他自己就能解決了啊,我們也跟著學一下啊,如果有說的不對的地方,請見諒.謝謝第30帖2004-05-14 14:40: 如果不要隔离选buck－boost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还有很多，待补充无损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第56帖2005-05-20 12:31: 有没有带同步整流的的正激变换器? 最好是实用图啊! 我想用这个做一个电源!第16帖2004-05-01 21:26: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。
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。
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。
开关电源拓扑结构全解
开关电源拓扑结构全解！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。
开关电源的拓扑结构，常见拓扑大约有14种，每种都有自身的特点和适用场合。
选择原则是要看是大功率还是小功率，高压输出还是低压输出，以及是否要求器件尽量少等。
因此，要恰当选择拓扑，熟悉各种不同拓扑的优缺点及适用范围是非常重要的。
错误的选择会使电源设计一开始就注定失败。
下面为大家整理汇总了开关电源20种基本拓扑，帮助系统掌握每种电路结构的工作原理与基本特性。
一、20种开关电源拓扑对比常见的基本拓扑结构：■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■Push-Pull 推挽■Half Bridge 半桥■Full Bridge 全桥■SEPIC■C’uk二、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：三、Buck降压特点：■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)■输出电流平滑四、Boost升压特点：■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)五、Buck-Boost降压-升压特点：■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。
电源常见的拓扑结构精华汇总工程师不可不知的电源11种拓扑结构
电源常见的拓扑结构精华汇总工程师不可不知的电源11种拓扑结构工程师不可不知的电源11种拓扑结构基本名词电源常见的拓扑结构■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■Push-Pull推挽■Half Bridge半桥■Full Bridge全桥■SEPIC■C’uk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：1、Buck降压特点■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升压特点■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-升压特点■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反激特点■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正激特点■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。
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。
开关电源几种拓扑工作情况详解
开关电源工作原理及电路图随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。
传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只有40% －50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。
为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它的效率可达85% 以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。
正因为如此，开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。
一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Ｕ。
可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
开关电源拓扑结构
开关电源拓扑结构回顾Lloyd H·Dixon Jr摘要本文回顾了在开关电源中常用的三种电路结构即降压变换电路、升压变换电路和逆向变换电路的特性，这三种电路均可以在断续的感应电流或者连续的感应电流模式下使用。
运行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将与任何拓扑结构和运行方式相联系的问题减到最少。
三种以固定频率运行的控制方法包括：直接占空比控制、电压前馈、和电流模式（两个环路）控制。
本文还论述了三个基本电路的一些扩展，利用每个拓扑电路的相对优点—运行方式—控制方法组合。
一、三种基本拓扑结构：三种基本的拓扑结构如图1所示：降压式，升压式，反激式。
串联式变换器（CUK）是反激式拓扑的逆变，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，三极管，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独特的关系。
例如：降压调整器的功能是使输出电压V0小于输入电压V in，并和它V in有相同的极性。
升压电路的作用是使V0大于V in，并且有相同的极性。
反激拓扑电路的作用是使V0既不大于也不小于V in，但是两者极性必须相反。
二、断续操作方式：在断续的感应电流方式下，或者说“断续方式”下，降压、升压和反激电路的动作方式是相似的，感应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。
开关电源中常见变换器主电路拓扑
开关电源中常见变换器主电路拓扑1.1 Buck变换器Buck变换器又称降压变换器，Buck型电路拓扑由有源开关(功率MOSFET)、续流二极管D(或由同步整流开关代替)、储能电感L、滤波电容C组成。
其电路如图1-1所示。
电感和输出电容组成一个低通滤波器，滤波后电压以很小的纹波呈现在输出端。
图1-1 Buck变换器拓扑结构1.2 Boost变换器Boost变器又称升压变换器，其电路如图1-2所示。
改变降压变换器中元件的位置就可把它变成升压变换器。
在升压变换器中，开关管导通时在电感中有斜波电流流过。
当开关管断开时，电感中的电流必须保持流动，电感上的电压改变极性，使二极管正向偏置，并释放能量到输出端和输出电容器。
图1-2 Boost变换器拓扑结构1.3 反激变换器反激变换器又称Flyback式变换器，其电路如图1-3所示。
由于反激变换器的电路拓扑结构简单，能提供多组直流输出和升降范围宽，因此广泛应用于中小功率变换场合。
其结构相当于在Boost变换器中，用一个变压器代替升压电感，即构成了反激式变换器。
图1-3 反激电路原理图V1213T111423131211109867451516R12C1R14VZ112R11C5C6VZ212R9R1C10R18R13C8VD312R15VD112R7C3N1MC33262VFB1Comp2Multi3CS 4Z c d5G N D6Dri 7Vcc 8R10R19VD212C7R6VCC Vpfc,inVpfc,out 当开关晶体管VS 被驱动脉冲激励而导通时，Vin 加在开关变压器T 的初级绕组L1上，此时次级绕组L2的极性使VD 处于反偏而截止，因此L2上没有电流流过，此时电感能量储存在L1中，当VS 截止时，L2上电压极性颠倒使VD 处于正偏，L2上有电流流过，在VS 导通期间储存在L1中的能量此时通过VD 向负载释放。
反激式变换器工作波形见图 1-4。
图1-4 反激式变换器工作波形2.PFC 电路PFC 的英文全称为Power Factor Correction ，意思是功率因数校正。
开关电源拓扑结构-9页文档资料
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V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。
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。
开关电源拓扑结构详解
Vin
Full-Bridge
全桥
Vout
1 n
1
Load 负载
(R)
Vout =
D n
Vin
Most popular topology for high-power converters. 较高功率变换器最为常用的拓扑结构。
电感、开关和二极管的另一种安排方法。
Combines negative characteristics of both the buck and the boost.
结合了降压和升压电路的缺点。
– Input current is discontinuous (chopped). 输入电流不连续 ( 斩波 ) 。
Two-Transistor Forward
Vin
双晶体管正激
Vout
Load (R)
负载
Vout =
D n
Vin
The two switches operate simultaneously. 两个开关同时工作。 When they turn off, the energy stored in the transformer reverses the polarity of the primary, causing the diodes to conduct. 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。 Major advantages: 主要优点：
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确定几个值:r 要考虑最小负载时的 r 值 负载电流 IL IPK 输入电压范围 VIN 输 出电压 VO
最终确认 L 的值 基本磁学原理：P71――以后花时间慢慢看《电磁场与电磁波》用于 EMC 和变压器 H 场：也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。单位 A/m B 场：磁通密度或磁感应。单位是特斯拉（T）或韦伯每平方米 Wb/m2 恒定电流 I 的导线，每一线元 dl 在点 p 所产生的磁通密度为 dB＝k×I×dl×aR/R2 dB 为磁通密度，dl 为电流方向的导线线元，aR 为由 dl 指向点 p 的单位矢量，距离矢量 为 R，R 为从电流元 dl 到点 p 的距离，k 为比例常数。 -7 在 SI 单位制中 k＝μ0/4 ，μ0=4 ×10 H/m 为真空的磁导率。
2
Buck 电路
电容的输入输出平均电流为 0，在整个周期内电感平均电流＝负载平均电流，所以有： IL＝Io 6， 二极管只在 sw 关断时流过电流，所以 ID＝IL×（1－D） 7， 则平均开关电流 Isw＝IL×D 8， 由基尔霍夫电压定律知： Sw 导通时：VIN ＝VON＋VO＋VSW → VON＝VIN－VO－VSW ≈VIN－VO 假设 VSW 相比足够小 VO＝VIN－VON－VSW ≈VIN－VON Sw 关断时：VOFF ＝VO＋VD → VO＝VOFF－VD ≈VOFF 假设 VD 相比足够小 9， 由 3、4 可得 D＝tON/（tON＋tOFF） ＝VOFF/（VOFF ＋VON） 由 8 可得：D＝VO/{（VIN－VO）＋VO} D＝VO/ VIN 10，直流电流 IDC＝电感平均电流 IL，即 IDC≡IL＝Io 见 5 11，纹波电流 IAC＝ΔI/2＝VIN（1－D）D/ 2Lf＝VO（1－D）/2Lf 由 1，3、4、9 得， ΔI＝VON×tON/L ＝（VIN－VO）×D/Lf＝（VIN－DVIN）×D/Lf＝VIN（1－D）D/ Lf ΔI/ tON＝VON/L＝（VIN－VO）/L ΔI＝VOFF×tOFF/L ＝VOT（1－D）/L ＝VO（1－D）/Lf ΔI/ tOFF＝VOFF/L＝VO/L 12，电流纹波率 r＝ΔI/ IL＝2IAC/IDC 在临界导通模式下，IAC＝IDC，此时 r＝2 见 P51 r＝ΔI/ IL＝VON×D/Lf IL＝(VIN－VO)×D/Lf IL ＝VOＦＦ×（1－D）/Lf IL＝VO×（1－D）/Lf IL 13，峰峰电流 IPP＝ΔI＝2IAC＝r×IDC＝r×IL 14，峰值电流 IPK＝IDC＋IAC＝（1＋r/2）×IDC＝（1＋r/2）×IL＝（1＋r/2）×IO 最恶劣输入电压的确定： VO、Io 不变，VIN 对 IPK 的影响： D＝VO/ VIN VIN 增加↑→D↓→ΔI↑, IDC＝IO,不变，所以 IPK↑ 要在 VIN 最大输入电压时设计 buck 电路 p49-51
Hdl＝IA，安培环路定律
dI 可得到 dt V＝N×dΦ/dt＝NA×dB/dt＝L×dI/dt 可得功பைடு நூலகம்变换器 2 个关键方程：
结合楞次定律和电感等式 V L
ΔB＝LΔI/NA 非独立电压方程 →B＝LI/NA ΔB＝VΔt/NA 独立电压方程 →BAC＝ΔB/2＝VON×D/2NAf 见 P72-73 N 表示线圈匝数，A 表示磁心实际几何面积（通常指中心柱或磁心资料给出的有效面积 Ae） BPK＝LIPK/NA 不能超过磁心的饱和磁通密度 由公式知道，大的电感量，需要大的体积，否则只增加匝数不增加体积会让磁心饱和 磁场纹波率对应电流纹波率 r r＝2IAC/IDC＝2BAC/BDC BPK＝（1＋r/2）BDC→BDC＝2BPK /（r＋2） BPK＝（1＋2/r）BAC→BAC＝r BPK /（r＋2）→ΔB＝2 BAC＝2r BPK /（r＋2） 磁心损耗，决定于磁通密度摆幅ΔB，开关频率和温度 磁心损耗＝单位体积损耗×体积，具体见 P75-76
1
则代入 k 后，dB＝μ0×I×dl×R/4 R3 对其积分可得 B＝
0 4
C
Idl R R3
磁通量：通过一个表面上 B 的总量 Φ＝ B ds ，如果 B 是常数，则Φ＝BA，A 是表
S
面积 -7 H＝B/μ→B＝μH，μ是材料的磁导率。空气磁导率μ0=4 ×10 H/m 法拉第定律（楞次定律） ：电感电压 V 与线圈匝数 N 成正比与磁通量变化率 V＝N×dΦ/dt＝NA×dB/dt 线圈的电感量：通过线圈的磁通量相对于通过它的电流的比值 L=H*NΦ/I 磁通量Φ与匝数 N 成正比， 所以电感量 L 与匝数 N 的平方成正比。 这个比例常数叫电感常数， 2 2 2 -9 用 AL 表示，它的单位是 nH/匝数 （有时也用 nH/1000 匝数 ）L=AL*N *10 H 所以增加线圈匝数会急剧增加电感量 若 H 是一闭合回路，可得该闭合回路包围的电流总量
《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 V L
I dI ＝L ，推出ΔI＝V×ΔT/L T dt
2， sw 闭合时，电感通电电压 VON，闭合时间 tON sw 关断时，电感电压 VOFF，关断时间 tOFF 3， 功率变换器稳定工作的条件： ΔION＝ΔIOFF 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，VON ＝L×ΔION/ΔtON ，VOFF ＝L×ΔIOFF/ΔtOFF ，则稳定 条件为伏秒定律：VON×tON＝VOFF×tOFF 4， 周期 T，频率 f，T＝1/f，占空比 D＝tON/T＝tON/（tON＋tOFF）→tON＝D/f ＝TD →tOFF＝（1－D）/f 电流纹波率 r P51 52 r＝ΔI/ IL＝2IAC/IDC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值 ΔI＝Et/LμH Et＝V×ΔT（时间为微秒）为伏微秒数，LμH 为微亨电感，单位便于计算 r＝Et/（ IL ×LμH）→IL ×LμH＝Et/r→LμH＝Et/（r* IL）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/ IL＝2IAC/IDC 在临界导通模式下，IAC＝IDC，此时 r＝2 见 P51 r＝ΔI/ IL＝VON×D/Lf IL＝VOＦＦ×（1－D）/Lf IL→L＝VON×D/rf IL 电感量公式：L＝VOＦＦ×（1－D）/rf IL＝VON×D/rf IL 设置 r 应注意几个方面： A,IPK＝（1＋r/2）×IL≤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。 B,保证负载电流下降时，工作在连续导通方式 P24-26， 最大负载电流时 r ’＝ΔI/ ILMAX,当 r＝2 时进入临界导通模式，此时 r＝ΔI/ Ix＝2→ 负载电流 Ix＝（r ’ /2）ILMAX 时，进入临界导通模式,例如：最大负载电流 3A，r ’＝0.4，则负 载电流为（0.4/2）×3＝0.6A 时，进入临界导通模式 避免进入临界导通模式的方法有 1，减小负载电流 2，减小电感（会减小ΔI，则减小 r）3， 增加输入电压 P63 电感的能量处理能力 1/2×L×I2 电感的能量处理能力用峰值电流计算 1/2×L×I2PK，避免磁饱和。