开关电源拓扑的选择
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。
开关电源三大拓扑
开关电源三大基本拓扑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。
2.1Buck降压型Buck降压型电路拓扑，有时又称为Step-down电路，其典型的电路结构如下图1所示：Buck电路的工作原理为：当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时候，忽略MOS管的导通压降，等效如图2，电感电流呈线性上升，MOS导通时电感正向伏秒为：当PWM驱动低电平的时候，MOS管截止，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管电压），给输出负载供电，此时电感电流下降，如下图3所示，MOS截止时电感反向伏秒为：D为占空比，02.2Boost升压型Boost升压型电路拓扑，有时又称为step-up电路，其典型的电路结构如下图4所示：同样地，根据Buck电路的分析方式，Boost电路的工作原理为：2.3Buck-Boost极性反转升降压型Buck-Boost电路拓扑，有时又称为Inverting，其典型的电路结构如下图5所示：同样地，根据Buck电路的分析方式，Buck-Boost电路的工作原理为：3、Buck与Buck-Boost组合金升阳K78系列的产品采用了Buck降压型的电路结构进行设计，是LM78XX系列三端线性稳压器的理想替代品，效率最高可达96%，不需要额外增加散热片，同时还兼有短路保护和过热保护，值得说明的是它能够完美支持负输出。
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。
pkload 开关电源设计要点
一、概述越来越多的电子产品使用pkload开关电源设计，这种设计可以提高电源转换效率并减小电路尺寸。
然而，要想设计一个高质量的pkload开关电源，需要考虑许多方面的要点。
本文将分析pkload开关电源设计的关键要点，以帮助工程师设计出更加稳定、高效的电源系统。
二、电源拓扑选择1. pkload开关电源可以采用多种不同的拓扑，包括Boost、Buck、Buck-Boost等。
在选择拓扑时，需要考虑输入/输出电压范围、负载变化情况以及转换效率等因素。
不同的拓扑适用于不同的应用场景，工程师需要根据具体情况进行选择。
2. 特殊应用场景可能需要特殊的拓扑，如高压、高频变换器等。
在选择拓扑时需充分考虑这些特殊情况，并针对性地进行设计和优化。
三、功率器件选择1. 选择合适的功率器件是pkload开关电源设计的关键。
工程师需要考虑器件的导通/关断损耗、开关速度、最大工作电压和电流、热阻等参数，以保证电源系统的稳定性和效率。
2. 典型的功率器件包括MOSFET、IGBT、二极管等，不同的器件有各自的优缺点，工程师需要根据实际需求进行选择。
四、控制策略设计1. 控制策略是pkload开关电源设计中至关重要的一环。
常见的控制策略包括电压模式控制、电流模式控制以及混合控制等，工程师需要根据应用场景选择适合的控制策略。
2. 控制策略的设计需要充分考虑系统动态响应、稳态误差、过载/短路保护等方面，以确保电源系统在各种工况下都能稳定可靠地工作。
五、参考设计及仿真验证1. 对于pkload开关电源设计，工程师可以参考已有的设计方案和资料，以快速搭建原型并进行测试验证。
2. 在实际设计过程中，可以利用仿真软件如SPICE、PSIM等进行电路仿真，以评估系统的性能、稳定性和可靠性，并优化设计方案。
六、EMI/EMC设计1. 电磁兼容性（EMC）和电磁干扰（EMI）是pkload开关电源设计中需要重点考虑的问题。
电源系统产生的干扰可能影响其他电子设备的正常工作，因此需要进行EMI/EMC设计并满足相应标准要求。
开关电源拓扑
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既可大于也可小于V in，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。
开关电源功率变换器拓扑与设计
开关电源功率变换器拓扑与设计1. 开关电源的基本概念说到开关电源，可能很多人会想：“这玩意儿是啥？”别急，让我来给你唠叨唠叨。
简单来说，开关电源就是一种把交流电（咱们家里插座里的电）转换成直流电（电子设备需要的电）的小家伙。
它就像一个高效的“电力魔法师”，能把电压调高调低，甚至能把功率变换得流畅自如。
想象一下，你家冰箱、电视机、甚至手机充电器，都是它的“铁杆粉丝”。
开关电源的出现，简直就是电子设备的“救星”，大大提高了设备的效率，还减少了能耗，真是天上掉下来的“福星”。
1.1 开关电源的工作原理那它是怎么做到这一点的呢？哦，话说这就得从它的工作原理讲起。
开关电源的核心在于“开关”两个字，没错，就是那种一开一关的开关。
它通过快速地开关电路，来控制电流的流动。
想象一下，一群小电流在电线上跳舞，开关就像一个指挥家，挥挥手，电流们就跟着节奏一起起舞。
开关电源通过这种“舞蹈”，把输入电压转变为我们想要的输出电压。
简单点说，就是通过调节开关的频率和占空比，来达到我们所需的功率转换。
1.2 开关电源的种类开关电源可不是只有一种类型哦！它有好几种不同的“身世”。
比如说，有的叫“降压型”，就像你在商场打折一样，把高价压得低低的；而“升压型”则相反，能把低价推得高高的。
再有就是“升降压型”，这可是个灵活的小家伙，可以随心所欲地调节。
每种类型都有各自的“拿手绝活”，适用于不同的场景，就像不同的调味料能让一道菜变得鲜美。
2. 开关电源的设计2.1 设计原则设计开关电源可不是随便捏个饺子那么简单哦！要考虑的因素可多着呢。
首先是效率，大家都知道，越省电越好。
开关电源的效率一般都能达到80%以上，甚至90%！这可是电源界的“高分考生”啊。
其次是稳压能力，稳得住才靠谱，输出电压要稳定，不能时高时低，要不然电器可受不了。
2.2 设计步骤接下来就是设计的步骤了，首先得选定一个合适的拓扑结构。
拓扑就像是开关电源的“骨架”，决定了它的基本性能。
开关电源电路设计要点与调试
开关电源电路设计要点与调试开关电源是一种用于电子设备的电源供应，其具有高效率、稳定性和可调性等优点。
设计和调试开关电源时，需要注意一些重要要点。
一、开关电源设计要点：1.选择适当的拓扑结构：开关电源的拓扑结构有多种，如降压型、升压型、升降压型等。
要根据设备的功率需求和使用环境来选择合适的拓扑结构。
2.选择合适的功率器件：开关电源的功率器件主要包括开关管、二极管和变压器等。
需要选择具备合适功率和工作频率范围的器件，并且要考虑其可靠性和成本。
3.控制和保护电路设计：开关电源需要有稳定的控制和保护功能，如输出电压、电流的监测和调节，过载、过压、短路等故障的保护。
需要设计相应的反馈和控制电路，保证开关电源的可靠工作。
4.选择合适的滤波电路：开关电源在工作过程中会产生较大的开关干扰，需要采取合适的滤波措施，减小开关干扰对其他电子设备的影响。
5.选择合适的输出电容：开关电源的输出端需要连接电容进行滤波，以减小输出纹波。
应选择适当容量和质量的电容，保证输出电压稳定。
6.保证开关电源的安全性：开关电源设计时需要考虑一些安全因素，如避免触电危险、瞬态过电压保护等，保证电源的安全可靠性。
7.合理布局和散热设计：开关电源的布局设计要合理，器件的热量要及时散热，避免温度过高对电源稳定性的影响。
二、开关电源调试要点：1.确认电源输入输出参数：在开关电源调试之前，首先要明确电源的输入和输出参数，如输入电压范围、输出电压和电流等，以便调试和验证工作的正确性。
2.建立逐步调试的过程：开关电源调试时可以采用逐步调试的方法，即先调试一部分功能，然后逐渐增加其他功能的调试。
这样可以避免在调试过程中出现一些难以排查的问题。
3.注意开关电源的保护功能：在调试的过程中，要注意开关电源的保护功能是否正常，如过载、过压、短路等故障保护功能是否有效。
可以通过人工模拟故障情况进行测试。
4.确保开关电源的稳定性：开关电源在调试过程中需要保证输出电压和电流的稳定性。
开关电源电路拓扑结构的选择
开关电源电路拓扑结构的选择开关电源（直流变换器）的类型很多，从输入输出有无隔离角度，开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。
这两种类型中又各自包含有不同的电路拓扑种类。
每种结构都有各自的特点，适用于不同的应用场合，下边将对各种开关电源拓扑结构简要叙述和比较。
1. 非隔离式开关电源拓扑结构非隔离式电路是指输入端与输出端电气相通，没有隔离。
非隔离式又可分串联式结构、并联式结构和极性反转式结构三种电路拓扑结构，这三种电路拓扑结构有各自的特点，工作过程不一样，应用场合也不一样。
（1）串联式结构特点和工作原理图3所示为串联式结构，这种结构的特点是:在主回路中开关器件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交替工作于导通/关断两种状态，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RL继续供电，从而保证了负载端获得。
图3 串联式开关稳压电路主回路串联式结构中，输出电压与输入电压成线性关系，其表达式为Vo≈Vi×D，D 为开关器件T的占空比，D越大输出越大，其最大值为1，因此串联式结构只能获得低于输入电压的输出电压，只适合于降压式变换。
（2）并联式结构特点和工作原理图4所示为并联式结构，并联式结构与串联式结构有相同的组成部分，只是他们的位置被重新布置了一下。
这种结构的特点是:在主回路中开关器件T与输出端负载成并联连接的关系。
开关管T交替工作于导通/关断两种状态，当开关管T 导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载RL靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D导通，输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后，通过续流二极管D对负载RL供电，并同时对电容器C充电。
图4并联式开关稳压电路主回路由此可见，并联式结构中，可以获得高于输入电压的输出电压，因此为升压式变换，适合于输出电压高于输入电压的场合，并且为了获得连续的负载电流，并联结构比串联结果对输出滤波电容C的容量有更高的要求。
开关电源(SMPS)的拓扑结构(第一部分)
前馈控制
在降压转换器中，输入电压变化在电压输出端产生的影 响通常可通过输入电压前馈控制降到最低。与模拟控制 方式相比，使用具有输入电压检测功能的数字信号控制 器能轻易实现前馈控制。在前馈控制方法中，数字信号 控制器一旦检测到输入电压的变化，在输入变化对输出 参数造成实际影响之前就将开始采取自适应措施进行相 应的处理。
AN1114
开关电源 （SMPS）的拓扑结构 （第一部分）
作者： Mohammad Kamil Microchip Technology Inc.
简介
工业驱动向更小、更轻和更高效的电子设备的发展趋势 促 进 了 开 关 电 源 （Switch Mode Power Supply， SMPS）的发展。通常可采用几种不同的拓扑结构实现 SMPS。
DS01114A_CN 第 2 页
2008 Microchip Technology Inc.
图 2：
(A)
降压转换器 IIN
Q1 VIN
D1
L
+ IL -
IOUT VOUT
AN1114
(B) Q1GATE
t
(C)
VL
VIN - VOUT
t
-VOUT
(VIN - VOUT)/L
(D)
IIN
t
-VOUT/L IL2
输入和输出电容的设计取决于每一个转换器的开关频率 乘以并联转换器的个数。从输出电容的角度来看纹波电 流减少 “n”倍。与图 2 （D）中所示的单一转换器相 比，多相同步降压转换器汲取的输入电流是连续的且纹 波较少，如图 3 （E）所示。因此，对于多相同步降压 转换器来说，较小的输入电容能满足设计要求。
开关电源电路设计要点与调试
开关电源电路设计要点与调试开关电源是一种将电能转换为特定电压、电流和频率的电力转换装置，具有高效率、体积小、重量轻等优点，广泛应用于各种电子设备中。
开关电源的设计和调试是开发电子产品的重要环节，下面将重点介绍开关电源电路设计要点以及调试方法。
一、开关电源电路设计要点1.选用适当的拓扑结构：开关电源的拓扑结构包括开关正激式（buck）、开关反激式（flyback）、开关共激式（forward）等。
在选择拓扑结构时需要考虑输入电压范围、输出电压需求、功率密度要求、成本等因素。
不同拓扑结构有不同的工作原理和电路参数设计要求，设计时需要综合考虑各种因素才能确定最合适的拓扑结构。
2.合理选择功率元件和元器件：功率元件是开关电源中最关键的部件，直接影响开关电源的效率和可靠性。
常见的功率元件包括MOSFET、IGBT、二极管等。
在选择功率元件时需要考虑电压和电流的要求，以及功率元件的损耗和热散。
此外，还需要合理选择其他元器件，如电感、电容、变压器等，以满足开关电源的稳定性和工作要求。
3.设计稳压控制回路：开关电源的稳压控制回路起到控制输出电压稳定的作用。
常见的稳压控制回路有电压模式控制和电流模式控制。
在设计稳压控制回路时需要考虑输出电压波动范围、响应速度、幅值准确性、稳定性等因素，并根据具体需求选择合适的控制模式和电路结构。
4.进行开关频率和PWM信号设计：开关频率和PWM信号的设计直接影响开关电源的转换效率和输出波形质量。
一般来说，较高的开关频率可以减小电感器件和滤波器的体积，但会增加功率元件开关损耗；较低的开关频率可以降低功率元件开关损耗，但会增加电感器件和滤波器的体积。
同时，PWM信号的设计要考虑到占空比的合理选择、工作频率的稳定性等因素。
5.安全保护和电磁兼容设计：开关电源需要考虑到安全保护和电磁兼容的设计要求。
常见的安全保护设计有过载保护、过温保护、短路保护等，以保证开关电源的正常工作和安全可靠。
电磁兼容设计包括滤波器设计、接地设计等，以减小开关电源对周围电子设备的干扰和抗干扰能力。
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。
开关电源的基本拓扑电路
开关电源的基本拓扑电路开关电源是一种将交流电转换为稳定直流电的电源装置，广泛应用于各个领域中。
而开关电源的基本拓扑电路则是指由电源输入端、开关器件、变压器、整流滤波电路和稳压电路组成的电路结构。
本文将围绕这五个主要组成部分，详细介绍开关电源的基本拓扑电路。
1. 电源输入端电源输入端是开关电源的起始点，通常接受交流电源输入。
在实际应用中，交流电源的电压和频率可能会有所不同，因此需要通过变压器对输入电压进行调整。
同时，为了保护开关电源和用户设备的安全，还需加入过压保护电路、过流保护电路等。
2. 开关器件开关器件是开关电源的核心组成部分，主要有晶体管、MOSFET、IGBT等。
开关器件通过开关操作，将输入交流电转换为高频脉冲信号，然后通过变压器进行电压变换。
3. 变压器变压器在开关电源中起到电压变换和隔离的作用。
开关器件产生的高频脉冲信号经过变压器的变压作用，使得输出端获得所需的稳定直流电压。
同时，变压器的隔离功能可以保护用户设备和用户的人身安全，防止电源输入端的干扰传递到输出端。
4. 整流滤波电路整流滤波电路是为了将变压器输出的高频脉冲信号转换为稳定的直流电压。
整流电路通常采用二极管或整流桥等器件，将交流电转换为半波或全波整流信号。
然后通过滤波电容器对整流信号进行滤波，去除残余的交流成分，得到稳定的直流输出。
5. 稳压电路稳压电路用于保持输出电压的稳定性，确保输出电压在负载变化和输入电压波动的情况下保持不变。
常见的稳压电路有线性稳压和开关稳压两种。
线性稳压电路通过调节器件的导通和截止来调整输出电压。
而开关稳压电路通过开关器件进行开关操作，通过调整开关频率和占空比来实现稳定输出。
总结起来，开关电源的基本拓扑电路包括电源输入端、开关器件、变压器、整流滤波电路和稳压电路。
这五个部分相互协作，完成了从交流电源到稳定直流电的转换过程。
开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等特点，在各个领域中得到广泛应用。
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。
开关电源基础拓扑的组合应用
开关电源基础拓扑的组合应用1、概述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 Buck降压型电路拓扑，有时又称为Step-down电路，其典型的电路结构如下图1所示：图1 Buck电路的工作原理为： 当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时候，忽略MOS管的导通压降，等效如图2，电感电流呈线性上升，MOS导通时电感正向伏秒为：图2当PWM驱动低电平的时候，MOS管截止，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管电压），给输出负载供电，此时电感电流下降，如下图3所示，MOS截止时电感反向伏秒为：图3 D为占空比，0 2.2 Boost升压型 Boost升压型电路拓扑，有时又称为step-up电路，其典型的电路结构如下图4所示：图4 同样地，根据Buck电路的分析方式，Boost电路的工作原理为： 2.3 Buck-Boost极性反转升降压型 Buck-Boost电路拓扑，有时又称为Inverting，其典型的电路结构如下图5所示：图5 同样地，根据Buck电路的分析方式，Buck-Boost电路的工作原理为： 3、 Buck与Buck-Boost组合 金升阳K78系列的产品采用了Buck降压型的电路结构进行设计，是LM78XX系列三端线性稳压器的理想替代品，效率最高可达96%，不需要额外增加散热片，同时还兼有短路保护和过热保护，值得说明的是它能够完美支持负输出。
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(图文详解)
目录一、总则： (3)二、常见开关电源拓扑结构概述： (4)1、主回路开关电源： (4)2、开关电源主回路类型及结构： (4)三、21种开关电源拓扑特点与对比： (5)1、常见的基本拓扑结构： (5)2、基本的脉冲宽度调制波形： (6)3、Buck 降压： (7)4、Boost 升压： (7)5、Buck-Boost 降压和升压： (8)6、Flyback 反激： (9)7、Forward 正激： (9)8、Two-Transistor Forward双晶体管正激： (10)9、Push-Pull 推挽： (11)10、Half-Bridge 半桥： (12)11、Full-Bridge 全桥： (13)12、SEPIC 单端初级电感变换器： (13)13、C'uk转换器： (14)14、电路拓扑结构工作的细节： (15)15、Buck降压调整器连续导电： (15)16、Buck降压调整器临界导电： (16)17、Buck降压调整器不连续导电： (17)18、Boost 升压调整器： (17)19、变压器工作（包括初级电感的作用）： (18)20、反激变压器： (19)21、Forward 正激变换变压器： (20)三、常见隔离拓扑： (20)1、正激变换器(Forward Convert)： (20)2、推挽变换器： (21)3、反激变换器(Flyback Converter)： (22)四、开关电源(SMPS)常用拓扑及转换原理： (23)五、总结： (26)一、总则：1、直流变换器按输入与输出是否有电气隔离可分为两类：没有电气隔离的称为非隔离的直流变换器，有电气隔离的称为隔离的直流变换器。
2、基本的非隔离开关电源拓扑主要有六种，即降压变换器(buck)，升压变换器(boost)，升降压变换器(buck-boost)，Cuk变换器，Zeta变换器和Sepic变换器等。
在这六种变换器中，降压式变换器和升压式变换器是最基础的，另外四种是从中派生而来。
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。
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第二章 拓扑实际选择2.1 引言在设计你的变换器前，你必须首先选择电路拓扑。
因为其它所有电路元件设计，像元件选择，磁芯设计，闭环补偿等等都取决于拓扑。
所以在设计开始之前，你得首先仔细研究所要开发的电源的要求和技术规范：输入、输出电压，输出功率、输出纹波、电磁兼容要求等等，以保证选择适当的拓扑。
在电力电子技术教科书和开关电源书籍中只是概要地介绍几个基本的拓扑，分别说明这些拓扑工作的基本概念，输出与输入关系，和对元器件基本要求等等，而很少或没有指出该拓扑的长处和短处以及相应的应用场合。
而在有关文献中讨论的拓扑就非常多，单就谐振变换器拓扑就有数百种。
在如此众多的拓扑中，实际看到经常在产品中使用的拓扑只有大约14种。
为何有如此巨大差距？一个很重要的因素是作为电源商品，成本(军品另当别论)和质量作为第一目标。
因此，选择的电路拓扑应当考虑到电路复杂性和是否成熟，该拓扑可能使用的元器件定额和是否易购，制造是否需要高级技术人员、特殊的测试设备、元器件是否严格筛选等等，应当从整个电源产品效率、体积、成本以及技术条件和规范综合因素考虑。
因此尽管众多研究者为了提高电源效率，减少体积研究如何减少开关损耗，提高开关频率，提出如此多的拓扑，发明者申请了大量专利。
这些拓扑和专利在理论上是有价值的，并存在应用的可能性，软开关PWM 和有源箝位等技术都是从研究谐振，准谐振变换器发展而来的。
这些新拓扑和专利在某一方面提出了新的途径和方法，但也会带来某些方面的不足，作者和申请者不可能面面俱到。
理论上先进就能做出最好产品，这是天真的想法。
理论研究始终是探索性的，始终走在生产的前面；而产品是该领域研究最充分，经过若干因素折衷的实践产物。
这也是理论研究与生产实际的差别。
同时也是专利与生产力的距离。
专利往往只是一个好主意（good idea ），只是在某一方面有独创性，是否能转变为产品那就时另一回事。
如果为了将效率提高1％，而使得成本提高10％，这是任何厂商不愿意做的。
因此很少专利转变为生产力就不足为奇了。
但是在体积、重量要求严格而批量小的军品则另当别论。
决定拓扑选择的一个重要因素是输入电压和输出/输入比。
图 2.1示出了常用隔离的拓扑相对适用的电压范围。
拓扑选择还与输出功率，输出电压路数，输出电压调节范围等有关。
一般情况下，对于给定场合你可以应用多种拓扑，不可能说某种拓扑对某种应用是绝对地适用，因为产品设计还有设计者对某种拓扑的经验、元器件是否容易得到、成本要求、对技术人员要求、调试设备和人员素质、生产工艺设备、批量、军品还是民品等等因素有关。
因此要选择最好的拓扑，必须熟悉每种拓扑的长处和短处以及拓扑的应用领域。
如果随便选择一个拓扑，可能一开始就宣布新电源设计的失败。
2.2 输入和输出如果输出与输入共地，则可以采用非隔离的Buck ，Boost 共地变换器。
这些电路结构简单，元器件少。
如果输入电压很高，从安全考虑，一般输出需要与输入隔离。
在选择拓扑之前，你首先应当知道输入电压变化范围内，输出电压是高于还是低于输入电压？例如，Buck 变换器仅可用于输出电压低于输入电压的场合，所以，输出电压应当在任何时候都应当低于输入电压。
如果你要求输入24V ，输出15V ，就可以采用Buck 拓扑；但是输入24V 是从8V ～80V(MIL －STD －704A ），你就不能使用Buck 变换器，因为Buck 变换器不能将8V 变换成15V 。
如果输出电压始终高于输入电压，就得采用Boost 拓扑。
） 图2.1 各种隔离拓扑应用电压范围如果输出电压与输入电压比太大（或太小）是有限制的，例如输入400V ，要求输出48V 还是采用Buck 变换器，则电压比太大，虽然输出电压始终低于输入电压，但这样大的电压比，尽管没有超出控制芯片的最小占空比范围，但是，限制了开关频率。
而且功率器件峰值电流大，功率器件选择困难。
如果采用具有隔离的拓扑，可以通过匝比调节合适的占空比。
达到较好的性能价格比。
2.3 开关频率和占空比的实际限制2.3.1 开关频率在设计变换器时，首先要选择开关频率。
提高频率的主要目的是减少电源的体积和重量。
而占电源体积和重量最大的是磁性元件。
现代开关电源中磁性元器件占开关电源的体积（20%～30%），重量（30%～40%），损耗20%～30%。
根据电磁感应定律有Bf NA U ∆=式中U －变压器施加的电压；N －线圈匝数；A －磁芯截面积；ΔB －磁通密度变化量；f －变压器工作频率。
在频率较低时，ΔB 受磁性材料饱和限制。
由上式可见，当U 一定时，要使得磁芯体积减少，匝数和磁芯截面积乘积与频率成反比，提高频率是减少电源体积的主要措施。
这是开关电源出现以来无数科技工作者主要研究课题。
但是能否无限制提高开关电源频率？非也。
主要有两个限制因素：第一是磁性材料的损耗。
高频时一般采用铁氧体，其单位体积损耗表示为βαηm T B f P = (1)式中η－不同材料的系数；f －工作频率；B m －工作磁感应幅值。
α和β分别为大于1的频率和磁感应损耗指数。
一般α＝1.2～1.7;β=2～2.7。
频率提高损耗加大，为减少损耗，高频时，降低磁感应B m 使得损耗不太大，违背了减少体积的目的。
否则损耗太大，效率降低。
再者，磁芯处理功率越大，体积越大散热条件越差，大功率磁芯也限制开关频率。
I其次，功率器件开关损耗限制。
以Buck 变换器为例来说明开关损耗。
图2.2是典型的电流连续Buck 变换器功率管电流电压波形图。
可以看到，晶体管开通时，集电极电流上升到最大值时集电极电压才开始下降。
关断时，集电极电压首先上升到最大值集电极电流才开始下降。
假定电压、电流上升和下降都是线性的。
可以得到开关损耗为)](2)(2[1dv di c c rv ri c c s t t I U t t I U T P +++= )(2d r c c t t f I U += 式中－开通时电流上升时间与电压下降时间之和；rv ri r t t t +=dv di d t t t +=－关断时电压上升时间与电流下降时间之和。
一般t r +t d <T /20。
假定t r ＝t d ＝t s －开关时间。
则s c c s ft I U P =如果电流断续，只有关断损耗，开关损耗为s c c s ft I U P 5.0=可见，开关损耗与频率、开关时间成正比。
断续似乎比连续开关损耗少一半，但应当注意，在同样输出功率时，功率管电流至少是电流连续时的一倍，除了器件电流定额加大，成本增加外，导通压降损耗也增加。
滤波电感磁芯工作在正激变压器状态，磁芯和线圈高频损耗也将大大增加。
虽然，通过软开关技术可以减少开关损耗，但请注意，软开关总是利用LC 谐振，谐振电流（或电压）很大，谐振电流通过晶体管、电感L 和电容C，这些元器件也是有损耗的。
有时只提高效率1～2％，但电路复杂，元件数增多，成本增加，有时甚至得不偿失。
目前用MOSFET 开关的电源，功率在5kW 以下，工作频率一般在200kHz 以下。
BJT 最高达50kHz 。
3kW 以上采用IGBT 的最高30kHz。
用MOSFET 与IGBT （BJT）组合管最高也不超过100kHz。
变换功率几十瓦，当然工作频率可以提高。
此外，变换功率越大，电流电压越大，如果大功率管与小功率管相同的电流上升和下降速率，大功率管需要更长的开关时间。
何况大功率器件芯片面积大，为避免电流集中降低开关时电流升降速率也增加了开关时间。
可见，变换功率越大，允许开关频率越低。
如果你听说他的开关电源工作频率可达几个MHz，你得问问他的变换功率有多大？2.3.2 占空度开关变换器的变换比（输出电压与输入电压比）太大或太小是有限制的。
首先，变换器占空比（开关导通时间与开关周期之比）受控制芯片最大和最小值的限制。
在有些拓扑中，占空比不能大于0.5。
总之，通用PWM控制IC芯片通常不保证占空比能大于0.85；有些芯片在合理的工作频率下，也不保证占空比在0.05以下能以较小的损耗快速驱动MOSFET的栅极。
例如，开关频率为250kHz，周期为4µs，如果占空比是0.1，MOSFET的导通时间仅为0.4µs，要是MOSFET的开通时间为0.1µs，关断时间也为0.1µs，几乎大部分导通时间被过渡时间“吃”掉了，损耗加大。
这就为什么变换功率越高，工作频率越低的原因之一。
不管控制IC和高电流栅极驱动等等，只要不将占空比设计在最小0.1和最大0.8（对于0.5限制度变换器为0.45）之外，那就不必担心。
如果采用的拓扑有变压器，变比可以调节占空度。
但变比也有限制。
如果变比太大或太小，初级与次级导线尺寸相差太大，线圈绕制发生困难。
一般初级与次级匝比最大为10:1,最小为1:10。
要是你需要由很低的电压获得高压，你是否考虑采用两级变换器或次级采取倍压电路提升电压。
2.4 几个输出？紧接占空比的问题是多少输出。
例如，如果不是1个输出，Buck是不适合的。
在有些情况下，可以加后续调节器得到另一个电压，实际的例子是用Buck变换器产生5V输出，再由线性调节器（或另一个开关）从5V输入产生一个3.3V输出。
但相关的瞬态、噪声、损耗应满足要求。
最坏的情况下，设计多个独立的变换器，而不是采用复杂的许多线圈的磁元件。
在开始设计之前，你得考虑考虑，要是采用多输出变换器，或许节省了几块钱的控制IC，但可能花几十块钱做那个复杂的多线圈磁元件。
在设计之前，首先应权衡磁元件、电路元件及附加成本，不要就事论事。
2.5 隔离在设计前预先要知道次级与初级是否需要隔离。
如输入由电网或高压供电，作为商品有安全规范（以及EMI问题）需要隔离的要求。
典型的例子是输入与输出有500V交流耐压要求。
你知道安全要求后，有些拓扑，像没有隔离的Buck,Boost等等将排除在外。
2.6 EMI在设计开始时就要想到EMI问题，不要等到设计好了再考虑EMI。
有些拓扑可能有许多成功地避免EMI问题。
如果是不隔离的系统，因为在系统中不涉及到第三根导线，如单独用电池供电，就没有共模噪声，这使你滤波变得容易。
此外，某些拓扑就是比其他拓扑具有更多的噪声。
区别在于某些拓扑在每个周期的部分时间与输入断开，引起输入电流的中断。
如果输入电流连续，就没有陡峭的上升和下降沿，电流不会为零，就容易滤波。
Buck变换器就是输入电流断续的一个例子，因为当开关打开时，输入电流为零。
Boost变换器的电感始终接在输入回路中，但输入电流是否连续取决于Boost是否工作在断续还是连续。
作者建议大功率电源最好不要采用输入电流断续的拓扑，因为那些拓扑通常需要很花钱的磁元件。
2.7 BJT，MOSFET还是IGBT?拓扑选择与所能用的功率器件有关。