8第八章 正激和推挽变换器拓扑
开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)
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。
电源拓扑结构介绍----正激和反激
变换器的介绍： Transformer introduction
变压器：原边（原级）primary side 和
副边（次级）secondary side 原边电感（励磁电感）--magnetizing inductance
漏感---leakage inductance
副边开路或者短路测量原边电感分别得励磁电感和漏感 变压器的作用：1. 电气隔离； 2. 变比不同，达到电压升降； 3. 磁耦合传送能量；
压器储存能量，磁通量增加。在导通期间，磁通的增加量
为：
( )
V in W1
* D * Ts
此过程中，副边绕组的电压为Vin/N（N为原边和副 边匝数比），整流二极管D3导通，给电感、电容充电和负
载供电。
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(2) MOS管截止时，变压器原边励磁电感中的电流不
能跃变（方向不变，大小连续变化），通过二极管D1和D2
式中，K13=W1/W3是原边与复位绕组的匝比，
K23=W2/W3 是副边与复位绕组的匝比。
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此时，整流二极管D1 关断，滤波电感电流iL1通过续
流二极管D2续流，与buck变换器类似。
在此开关模态中，加在Q上的电压VQ为：
VQ=Vin+K13*Vin。
电源电压Vin反向加在复位绕组W3上，故铁芯去磁， 铁芯磁通Ø减小： W3*dØ/dt=-Vin 铁芯磁通Ø的减小量为：Vin/W3*ΔD*Ts。
2. 和Boost、Buck变换器一样，Flyback变换器也 有电流连续和断续两种工作方式。对Flyback变换器
来说，电流连续是指变压器两个绕组的合成安匝在一 个开关周期中不为零，而电流断续是指合成安匝在Q 截止期间有一段时间为零。图中a、b、c 给出了变换 器在不同开关模态下的等效电路图。
常见反激式、正激式、桥式、推挽式DC／DC电源变换器的拓扑类型
主题: 常见反激式、正激式、桥式、推挽式DC／DC电源变换器的拓扑类型常见DC/DC电源变换器的拓扑类型见表1～表3所列。
表中给出不同的电路结构，同时也给出相应的电压及电流波形(设相关的电感电流为连续工作方式)。
PWM表示脉宽调制波形，U1为直流输入电压，UDS为功率开关管S1(MOSFFT)的漏一源极电压。
ID1为S1的漏极电流。
IF1为D1的工作电流，U0为输出电压，IL为负载电流。
T为周期，t为UO呈高电平(或低电平)的时问及开关导通时间，D为占空比，有关系式：D=t/T。
C1、C2均为输入端滤波电容，CO为输出端滤波电容，L1、L2为电感。
1、常见单管DC/DC电源变换器
2、常见反激式或正激式DCDC电源变换器
3、常见桥式或推挽式DCDC电源变换器。
主电路拓扑结构
在输入输出需要隔离， 或输出电压与输入电压相差很大时需要插入 变压器： 单级逆变器
内高频环逆变器： 采用内高频环节可以在内高频环节采用较高的工 作频率，从而减小变压器和滤波电感、电容的体积
AC/DC： 1）单 相或三相全桥
2）带PFC的高频整流电路 功率因数： V I cos 1 I s1 P PF av s s1 cos 1
S Vs I s Is
取决于：位移因数cos 1
I s1 和谐波含量 I s
二极管整流电路： 位移因数cos1接近1， 但输入电流中谐波分量很大
Is1 I s 较小
晶闸管相控整流： 除输入电流谐波较大外， 位移因数cos1 cos
加入 Boost 电路后，电源 us 不 管处于任何相位，只要开关导 通，交流电源就有电流流过在 电感 Ld 上进行储能，开关关断 后电源us 和电感Ld 中储存的能 量一起通过二极管向滤波电容 充电和负载提供负载电流。只 要控制好开关，可以使电源电 流 is 为正弦且与电源电压 us 同 相位，基本达到单位功率因数 的水平。
AC－DC－AC主电路拓扑结构： 根据电路工作象限的要求进行选择 1 不具有电能反馈能力，如果 负载为电动机会有电能反馈到 中间电容，使电容电压升高。 2 电阻耗能电路，当电容电压升 到一定值，使Vo导通，将反馈能 量消耗在Ro上 3 整流和逆变均为PWM控制的电 压型间接交流变流电路。能量可 双向流动。输入输出电流均为正 弦波，输入功率因数高，且可实 现电动机四象限运行。
· U L · U R
a)整流运行
c)无功补偿运行
PWM整流电路其交、直流侧电压，网侧电流和功率因数均可控， 因此其应用范围极为广阔，该技术可用于高功率因数整流器、静止 无功补偿器（SVC）、有源电力滤波器（APF）等领域。
开关电源拓扑之BUCK电路详解
Buck电路原理
上式中，对于Lc和D1 为固定值时，降压变换器的电流连续与否是由R = Vo/Io 值确定的。当R的欧姆值增大时，工作状态将从连续转化为不连续。另一方面 ，如果R和DTs 是固定的，则电感器的L<Lc 时，其工作状态由连续转化为不连 续。当Fs增大时，则保持开关变换器的连续状态工作的Lc降低。 从上图14、图15中可看到输入电流is是脉动的，与降压变换器的连续与否工作 状态无关。这个脉动电流，在实际应用中应受到限制，以免影响其他电器正常 工作。通常，电源Vs 和变换器的输入端之间会加上一些输入滤波器，这种滤 波器必须在开关变换器设计的早期阶段和建立模型过程就要预先进行考虑。否 则，在开关变换器与输入滤波器连接时，可能会引起意外的自激振荡。
+-
D
+
S
L2 C2
R
-
图6:Sepic
S
D
T
L
+
C
R
-
图8:单端反激变换器
开关电源拓扑概述
S1
D1
L
T
S2
D2
+
C
R
-
图9:推挽变换器
D1
L
C1
S1
T
D2
C2
S2
+
C3
R
-
D1
L
S1 S2
T
C
D2 S3 S4
图10:半桥变换器
+
R
-
图11:全桥变换器
之 开关电源拓扑介绍
Buck电路原理
Buck电路原理 Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳 压器。
源的主要组成部分是开关型DC_DC变换器，它是整个变换的核心。
半桥,全桥,反激,正激、推挽拓扑结构的区别和特点
1. 单端正激式单端：通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器。
正激：脉冲变压器的原/付边相位关系，确保在开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边同时对负载供电。
该电路的最大问题是：开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管关断时，脉冲变压器处于“空载”状态，其中储存的磁能将被积累到下一个周期，直至电感器饱和，使开关器件烧毁。
图中的D3与N3构成的磁通复位电路，提供了泄放多余磁能的渠道。
2. 单端反激式反激式电路与正激式电路相反，脉冲变压器的原/付边相位关系，确保当开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边不对负载供电，即原/付边交错通断。
脉冲变压器磁能被积累的问题容易解决，但是，由于变压器存在漏感，将在原边形成电压尖峰，可能击穿开关器件，需要设置电压钳位电路予以保护D3、N3构成的回路。
从电路原理图上看，反激式与正激式很相象，表面上只是变压器同名端的区别，但电路的工作方式不同，D3、N3的作用也不同。
3.推挽（变压器中心抽头）式这种电路结构的特点是：对称性结构，脉冲变压器原边是两个对称线圈，两只开关管接成对称关系，轮流通断，工作过程类似于线性放大电路中的乙类推挽功率放大器。
主要优点：高频变压器磁芯利用率高（与单端电路相比）、电源电压利用率高（与后面要叙述的半桥电路相比）、输出功率大、两管基极均为低电平，驱动电路简单。
主要缺点：变压器绕组利用率低、对开关管的耐压要求比较高（至少是电源电压的两倍）。
4. 全桥式这种电路结构的特点是：由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压器原边。
图中T1、T4为一对，由同一组信号驱动，同时导通/关端；T2、T3为另一对，由另一组信号驱动，同时导通/关端。
两对开关管轮流通/断，在变压器原边线圈中形成正/负交变的脉冲电流。
主要优点：与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。
主要缺点：使用的开关管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路复杂，实现同步比较困难。
正激、反激、双管反激、推挽开关电路小结
开关电源电路学习小结1.正激（Forward）电路正激电路的原理图如图1所示：图1、单管正激电路1.1电路原理图说明单管正极电路由输入Uin、滤波电容C1、C2、C3，变压器Trans、开关管VT1、二极管VD1、电感L1组成。
其中变压器中的N1、N2、N3三个线圈是绕在同一个铁芯上的，N1、N2的绕线方向一致，N3的绕线方向与前两者相反。
1.2电路工作原理说明开关管VT1以一定的频率通断，从而实现电压输出。
当VT1吸合时，输入电压Uin被加在变压器线圈N1的两边，同时通过变压器的传输作用，变压器线圈N2两边产生上正下负的电压，VD1正向导通。
Uin的能量通过变压器Tran传输到负载。
由于N3的绕线方向与N1的相反，VT1导通时，N3的电压极性为上负下正。
当VT1关断时，N1中的电流突然变为0，但铁芯中的磁场不可能突变，N1产生反电动势，方向上负下正；N3则产生上正下负的反向电动势，多出的能量将被回馈到Uin。
通过上述内容可以看到W3的作用，就是为了能使磁场连续而留出的电流通路，采用这种接线方式后，VT1断开器件，磁场的磁能被转换为电能送回电源。
如果没有N3，那么VT1关断瞬间要事磁场保持连续，唯有两个电流通路：一是击穿开关；二是N2电流倒流使二极管反向击穿。
击穿开关或二极管，都需要很高电压，使击穿后电流以较高的变化率下降到零；而很高的电流变化率（磁通变化率）自然会产生很高的感生电动势来形成击穿电压。
由此可见，如果没有N3，则电感反向时的磁能将无法回收到电源；并且还会击穿开关和二极管。
1.3小结1)正激电路使用变压器作为通道进行能量传输；2)正激电路中，开关管导通时，能量传输到变压器副边，同时存储在电感中；开关管关断时，将由副边回路中的电感续流带载；3)正激电路的副边向负载提供功率输出，并且输出电压的幅度基本是稳定的。
正激输出电压的瞬态特性相对较好；4)为了吸收线圈在开关管关断时时的反电动势，需要在变压器中增加一个反电动势吸收绕组，因此正激电路的变压器要比反激电路的体积大；5)由于正激电路控制开关的占空比都取0.5左右，而反激电路的占空比都较小，所以正激电路的反激电动势更高。
推挽变压器与正激变压器的功率比较
推挽变压器与正激变压器的功率比较推挽变换器实际是两个正激变换器的组合而成。
上面两式是推挽变换器和正激变换器的AP公式（推导过程略）。
从两个式子可以看到，相同磁芯、频率和电流密度条件下，推挽变换器输出比正激变换器输出功率大一倍。
原边每边线圈承受与正激相同的输入电压，但推挽变换器磁通摆幅是2*Bm，匝数比正激少一半，原边总匝数与正激是相等的。
原边线圈的导线尺寸也是相同的。
每个推挽副边传输一半输出功率，如两者输出功率相同，推挽峰值与有效值电流也是正激的一半，因此相同的窗口，推挽比正激多输出一倍功率。
但是推挽变压器也是有缺陷的，即变压器温升要比正激变换器高，这是为什么呢？推挽变换器的输出功率是正激变换器的2倍，铜损相同，磁芯耗却是正激变换器的2倍多。
推挽电路中，变压器每半个原边线圈承受的电压和正激变换器的原边线圈一样，都等于输入电压，但是正激变换器的磁通密度在一个周期内从Br变化到预先选定的最大值Bm附近，再从Bm退到Br，而推挽电路的磁通密度在相同时间内从-Bm变化到+Bm,再从+Bm变化到-Bm，即磁通变化为2*Bm。
磁滞回线包围的面积（即磁滞损耗）比正激变换器的2倍还多。
如下图所示。
推挽变换器变压器的磁化特性曲线正激变换器变压器的磁化特性曲线由法拉第电磁感应定律，可知，匝数与承受的电压成正比，与磁通密度的变化量成反比。
因此，最大磁通密度Bm相同时，推挽电路每半个原边线圈的匝数是正激变换器原边线圈的一半。
如果推挽电路的输出功率为正激变换器的2倍，那么它每半个周期内的电流峰值与正激变换器的相同，又因为在推挽电路中流过半个原边线圈电流的时间与正激变换器输出一半功率时相等，那么推挽电路半个原边线圈中的电流有效值与正激变换器的相等。
比较上面两图，推挽电路变压器的磁芯损耗是正激变换器的2倍还多。
因为推挽电路的磁通密度从-Bm变化到+Bm，正激变换器的磁通密度只从Br变化到Bm，而磁芯损耗与磁滞回线所包围的面积成正比，所以推挽电路的磁芯损耗是正激变换器的2倍还多。
开关电源常用拓扑结构图文解释
开关电源常用拓扑结构图文解释第一篇：开关电源常用拓扑结构图文解释开关电源常用拓扑结构开关变换器的拓扑结构是指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关器件和储能器件的不同配置。
开关变换器的拓扑结构可以分为两种基本类型：非隔离型和隔离型。
变换器拓扑结构是根据系统造价、性能指标和输入/输出负载特性等因素选定。
1、非隔离型开关变换器一，Buck变换器，也称降压变换器，其输入和输出电压极性相同，输出电压总小于输入电压，数量关系为：其中Uo为输出电压，Ui为输入电压，ton为开关管一周期内的导通时间，T为开关管的导通周期。
降压变换器的电路模式如图2所示。
工作原理是：在开关管VT导通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当VT关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连续。
二，Boost变换器，也称升压变换器，其输入和输出电压极性相同，输出电压总大于输入电压，数量关系为：。
升压变换器的电路模式如图3所示。
工作原理是：在VT导通时，电流通过L平波，输入电源对L充电。
当VT关断时，电感L及电源向负载放电，输出电压将是输入电压加上输入电源电压，因而有升压作用。
三，Buck-Boost变换器，也称升降压变换器，其输入输出电压极性相反，既可升压又可降压，数量关系为：。
升降压变换器的电路模式如图4所示。
工作原理是：在开关管VT导通时，电流流过电感L，L储存能量。
在VT关断时，电感向负载放电，同时向电容充电。
四，Cuk变换器，也称串联变换器，其输入输出电压极性相反，既可升压又可降压，数量关系为：。
Cuk变换器的电路模式如图5所示。
工作原理是：在开关管VT 导通时，二极管VD反偏截止，这时电感L1储能；C1的放电电流使L2储能，并向负载供电。
在VT关断时，VD正偏导通，这时输入电源和L1向C1充电；同时L2的释能电流将维持负载电流。
2、隔离型开关电源变换器一，推挽型变换器，其变换电路模型如图6所示。
工作过程为：VT1和VT2轮流导通，这样将在二次侧产生交变的脉动电流，经过VD1和VD2全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
开关电源的拓扑结构
开关电源的拓扑结构开关电源的拓扑结构是指功率变换电路的结构，也就是DC/DC变换器的结构。
拓扑结构不同，与之配套的PWM控制器类型和输出整流/滤波电路也有差异。
拓扑结构也基本决定了开关电源的工作原理及输出特性。
本章将对开关电源常用的拓扑结构及工作原理进行详细介绍，以便读者在设计、制作开关电源时选用。
第一节降压式变换器降压式变换器亦称Buck变换器，是最常用的DC/DC变换器之一。
降压式DC/DC变换器能将一种直流电压变换成更低的直流电压。
例如它可将+24V电源变换成+15V、+12V或+5V 电源，并且在变换过程中的电源损耗很小，在分布式电源系统中经常会用到。
1、降压式DC/DC变换器的拓扑结构降压式DC/DC变换器的拓扑结构如图2-1-1所示。
图中的开关S用来等效功率开关管，U1为直流输入电压，U o为直流输出电压，VD为续流二极管，L为输出滤波电感(也称储电感)，C为输出滤波电容。
当S闭合时除向负载供电之外，还有一部分电能储存于电感L和电容C 中，L上的电压为U L，其极性是左端为正、右端为负，此时续流二极管VD截止。
当S断开时，L上产生极性为左端负、右端正的反向电动势，使得VD导通，L中的电能继续传送给负载和电容C。
降压式DC/DC变换器在功率开关管导通时向负载传输能量，属于正激式DC/DC 变换器。
图2-1-1 降压式DC/DC变换器的拓扑结构2、降压式DC/DC变换器的工作原理降压式DC/DC变换器可用一只NPN型功率开关管VT（或N沟道功率场效应管MOSFET）作为开关器件S，在脉宽调制(PWM)信号的控制下，使输入电压交替地接通、断开储能电感L。
降压式变换器的简化电路如图2-1-2(a)所示，脉宽调制信号控制功率开关管VT的导通与截止。
图2-1-2(b)、(c)显示出了开关闭合、断开时的电流路径。
图2-1-2 降压式DC/DC变换器的工作原理简化电路；(b)开关闭合时的电流路径；(c)开关断开时的电流路径当开关闭合时续流二极管VD截止，由于输入电压U1与储能电感L接通，因此输入---输出压差(U1---U o)就加在电感L上，使通过L的电流I L线性地增加。
电力电子变换器基本拓扑及推演
力与Modulation and Control Techniques of Power Electronics 电力电子调制与控制技术西南交通大学电气工程学院周国华Ghzhou-swjtu@参考书目1开关变换器数字控制技术，周国华、许建平著，科学出版社，2011"Fundamentals of Power Electronics"--by R2Fundamentals of Power Electronics by R. W. Erickson and D. Maksimovic, 20013开关变换器的建模与控制，张卫平编著，中国开关变换器的建模与控制张卫平编著中国电力出版社，20064电压型PWM整流器的非线性控制，王久和著，机械工业出版社，2008预修课程预修课程：《电力电子技术》、《自动控制原理》课程教学安排一、电力电子变换器基本拓扑及推演三大家族成员二、电力电子系统控制与调制原理控制技术原理（单环、多环），调制技术原理（恒频、变频）DC-DC三、DC DC变换器控制与调制分析电压型控制、电流型控制等，PWM、PFM调制四、AC-DC与DC-AC变换器控制与调制分析四AC DC DC ACSPWM调制、SVPWM调制，PFC变换器与逆变器控制技术五、电力电子数字控制技术三大结构单元，数字脉冲调制、数字控制技术及算法三大结构单元数字脉冲调制数字控制技术及算法六、开关变换器控制环路设计传递函数，控制环路设计课程的目的和任务①了解电力电子系统拓扑及控制技术的发展历程，系统掌握电力电子系统的调制技术和控制技术；②学习各种开关变换器电路及其控制与调制的技术原理，掌握变换器控制系统的分析和环路设计方法；③获得开展电力电子技术的理论研究和工程应用的工作能力。
课程的基本要求1.三大家族成员，熟悉调制与控制的概念、1熟悉熟悉调制与控制的概念特性、分类；2.熟悉和掌握电力电子变换器控制与调制的分析方法；3.熟悉和掌握开关变换器控制环路的设计；4.了解数字控制的相关概念，掌握数字控制算法的推导和研究方法。
电源拓扑结构介绍正激和反激(第周)剖析
时间Tr-Ton与Ts的比值， ΔD小于1-D。
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励磁电流iM从原边绕组中转移到复位绕组中， 并且开始线性减小。
在Tr时刻，iW3=iM=0，变压器完成磁复位。
3. 模态3 [对应于图 (c)]
K23=W2/W3 是副边与复位绕组的匝比。
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此时，整流二极管D1 关断，滤波电感电流iL1通过续 流二极管D2续流，与buck变换器类似。
在此开关模态中，加在Q上的电压VQ为： VQ=Vin+K13*Vin。
电源电压Vin反向加在复位绕组W3上，故铁芯去磁， 铁芯磁通Ø减小： W3*dØ/dt=-Vin
在Tr时刻，所有绕组中均没有电流，他们的电压 均为0，滤波电感电流继续经过续流二极管续流， 与buck变换器在开关管关断时一样。此时，加在开 关管Q1的电压为Vin。
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3. 基本关系式
从前面的分析知，forward变换器实际上是一个隔离 的Buck变换器，其输入输出电压之间的关系为：
S1
*பைடு நூலகம்*
P2
S2
*D*3*
D1N4148
***
S3
D1 D2
470u L1
V1
C1 R1
D5
D4 D6 D7
L2 470u
470u L3
R2 C2
V2 V3
C3 R3
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分析 正激变换 器中最大 占空比为 多少
驱动 信号如何 同时驱动 两个MOS管
正激反激推挽
1. 正激反激的区别(1) 正激的工作原理是在D的时候原边通过变压器向副边传输能量除了负载能量外多余的能量存储在输出电感和输出电容上。
1-D的时候输出电感和输出电容维持负载输出反激的工作原理是在D的时候原边将能量存储在变压器的励磁电感里面(标准反激电路没有输出电感)，1-D的时候励磁电感释放能量给负载和输出电容供电，下一个D周期时输出电容维持负载输出。
所以你可以看出正激的变压器基本上只有能量传输的作用，反激的变压器不仅能量传输而且还具有能量存储的作用。
这就是你问题的答案。
(2) 首先你提出这个问题，我觉得你是真的在认真学习，但也能看的出没有仔细分析，其实正激跟反激相比最大的问题的用的器件更多，虽然好像没多几个，但都是必不可少，而且成本都是很高的。
我慢慢给你介绍：一。
电路比反激式变压器开关电源多用一个大储能滤波电感，以及一个续流二极管。
这儿基本电路中就能看出来二。
正激式变压器开关电源输出电压受占空比的调制幅度，相对于反激式变压器开关电源来说要低很多，因此，正激式变压器开关电源要求调控占空比的误差信号幅度比较高，误差信号放大器的增益和动态范围也比较大。
三，正激式变压器开关电源为了减少变压器的励磁电流，提高工作效率，变压器的伏秒容量一般都取得比较大，并且为了防止变压器初级线圈产生的反电动势把开关管击穿，正激式变压器开关电源的变压器要比反激式变压器开关电源的变压器多一个反电动势吸收绕组，因此，正激式变压器开关电源的变压器的体积要比反激式变压器开关电源的变压器的体积大。
四。
正激式变压器开关电源还有一个更大的缺点是在控制开关关断时，变压器初级线圈产生的反电动势电压要比反激式变压器开关电源产生的反电动势电压高。
因为一般正激式变压器开关电源工作时，控制开关的占空比都取在0.5左右，而反激式变压器开关电源控制开关的占空比都取得比较小。
主要就是比较难调啦。
应用区别就是反激主要用在150-200瓦以下的情况，正激则用在150w到几百瓦之间。
开关电源的基本拓扑结构
开关电源基本拓扑
10
电感电流临界连续（TM）
Io
1 2 iLf
max
iLf
max
Vin Vo Lf
DyTs
(1.14) (1.15)
若用IoG表示临界电流连续的负载电流, then
I oG
Io
1 2
I Lf
max
I oG
Vin Vout 2Lf fs
Dy
(1.16)
开关电源基本拓扑
11
Vin = constant (输入电压恒定)
Vout Lf
Ton
Vin
Vout Lf
Ts Dy
(1.10)
iLf
Vout Lf
Toff
Vout Lf
Ts D
where
D
T' off
Ts
(1 Dy )
Vout Dy Vin Dy D
Io
1 Ts
I Lf max 2
(Ton
T' off
)
1 2 I Lf max(Dy D)
(1.11) (1.12) (1.13)
开关电源基本拓扑
32
From (1.2 ) & (1.4)
Vout Vin
Dy
(1.6)
I0
I Lf
m in
I Lf 2
max
(1.7)
Q 1 iLf Ts 22 2
Vo
Q Cf
(1 Dy )Vo
8Lf C f
f
2 s
(1.8)
开关电源基本拓扑
8
Fig 1.3
开关电源基本拓扑
电流断续时的工作模式 (DCM)
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。
电源变换器电路拓扑
一、工作原理：
1、当Q1导通时→ILNP线性增加，变压器一次侧储能， Co放电向负载供电，此时D1载止 2、当Q1截止时→变压器一次侧储存的能量通过二 次侧泄放， 此时LNS通过D1向Co充电并负载 供电
二、电路特点
1、开关管的电压应力（VDS）实际应用上，由于开 关变压器一次侧漏感的存在开关管的电压应力会 大于Vin+Vout*(Np/Ns)，对开关的选择要求高 2、输入输出电流是脉动的，输入输出电路都要加相 应的滤波回路 3、电路结构简单，通过控制占空比D的大小（一般 小于0.48）得到不同的输出电压 4、开关变压器起变压与扼流圈的作用，在输出部分 不需要额外的电感器，但在实际应用中为了抑制 高频的转换杂讯，要加小型的电感器 5、变压器的B-H特性曲线在单一方向来做转换（Ⅱ 类磁工作状态），铁芯需较大的尺寸和相应的空 气间隙
三、电路特点
1、与一般单管正激式转换器电路特点大致相同 2、具优赿的有源钳位泄放回路，转换器的效率较 高，但同时电路的成本增加
四、适用场合：
1、适用在低、中功率的变换器
第9节、HALF BRIGE电路 （半桥式变换器）
一、右图的内容：
1、电路拓扑 2、电压增益 3、开关管的峰值电流 4、开关管的电压应力（VDS） 5、二极管的平均电流 6、二极管的反向工作电压 7、工作波形时序图
四、适用场合
1、常见用在USB外设电源，可以先升压再降 压的办法， 2、适合应用在需要多种输出电压的场合； 3、用在低电压，小功率的变换器
第5节：FLYBACK电路 （反激式变换器）
一、右图的内容：
1、电路拓扑 2、电压增益 3、开关管的峰值电流 4、开关管的电压应力（VDS） 5、整流二极体的平均电流 6、整流二极体的反向工作电压 7、工作波形时序图
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功
率变换
电路单端双端隔离型不隔离型降压、升压、降-升压、库克变换器反激、正激推挽、半桥、
全桥
8.1 正激变换器拓扑(Forward Converter Topology) 8.2 双管单端正激变换器拓扑(Doubled-Ended)
8.3 推挽拓扑(Push-Pull Topology)
为什么称为正激变换器？
导通时流入负载的
置位伏秒数面积A1和复位伏秒数面积A2相等,避免磁心进入饱和，导致开关管损坏
A1=V dc T on
D⋅
=(1+V
pw in
D
正激变换器的电磁理论
●仅运行于第一象限
磁心在磁滞回线上约以励磁电流幅值的半值为中心（VdcTon/2L m）运行，励磁电流没有反向，只是简单地线性上升至幅值，然后再线
性下降到零。
●正激变换器的磁心气隙
气隙使磁滞回线斜率降低，使dB/dH（磁心磁导率）降低。
磁导
率降低使励磁电感减小，使励磁电流（Im=VdcTon/Lm）增大，励
磁电流不向负载传递功率，只用于磁心磁通沿磁滞回线移动，不应
超过负载电流地10％。
●有气隙磁心的励磁电感
有气隙磁心的励磁电感：
例：国际标准磁心Ferroxcube 783E608-3C8，其磁路长度为9.78cm ，有效磁导率为2300。
如果在磁路上加4mil （0.0102cm ）的气隙，根据式2.39，有
长度为l i 的磁心中引入长度为l a 的气隙，励磁电感的减小比例为：
初级电流、输出功率及输入电压之间的关系
设从直流输入到所有次级总输出功率的转换效率为80％，即Po=0.8Pin或Pin=1.25Po
阶梯斜坡电流等效为同样脉宽的平顶电流，其幅值为阶梯斜
坡中点值I pft，则电流平均值为0.4I pft，因此有
功率开关管的最大关断电压应力
若复位绕组Nr的匝数与初级绕组Np的匝数相等，功率开关管最大电
压关断应力为最大输入电压的两倍加上漏感尖峰。
关断时每个开关管仅承受
一倍直流输入电压，而且
不出现漏感尖峰，没有漏
感能量消耗。
保证复位时间等于导通时间，则磁心总能复位。
因为：开关管关断时，Np 上的反向电压与导通时的正向电压相等。
因此，若最大导通时间不超过半周
期的80％，使下半周期开始前有20％的余量，则磁心总能成功复位。
实际输出功率限制：
单端正激变换器的功率限制是多少？
输出功率可达到400W~500W，且满足所需电压、电流及增益要求的廉价开关管容易买到。
一个额定交流输入为120V，且具有10％稳态误差和±15％的瞬态
误差的双管正激变换器。
最大整流输出直流电压为1.41*120*1.1*1.15=214V
最小整流输出直流电压为1.41*120*0.9*0.85=130V
=3.13P o/V dc
初级等效平顶电流幅值为I
pft
=400W，I pft=9.6A
当P
o
设计原则及变压器的设计参考单端正激变换器。
使用两个幅值相等、脉宽可调、相位相差180和Q2。
V V DR1。