DCDc模块常见电路拓扑-课件(PPT·精·选)
开关电源原理设计及实例变压器隔离的DCDC变换器拓扑结构ppt课件
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4.2 单端正激式结构
变压器的磁心复位：开关 S 导通后，变压器的励磁电流由零开始，随着时
间的增加而线性的增长，直到 S 关断。为防止变压器的励磁电感饱和，必须设
法使励磁电流在 S 关断后到下一次再开通的一段时间内降回零，这一过程称为
变压器的磁心复位。
变压器的磁心复位时间为：
式。式中， N1为变压器初级线圈绕组的最少匝数， S 为变压器铁心的导磁 面积(单位：平方厘米)，Bm 为变压器铁心的最大磁感应强度(单位：高斯)， Br 为变压器铁心的剩余磁感应强度(单位：高斯)，Br 一般简称剩磁， Ton ， 为控制开关的接通时间，简称脉冲宽度，或电源开关管导通时间的宽度(单
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4.2 单端正激式结构
当控制开关 S 接通的时候，直流输入电压Ui 首先对变压器 T 的初级线圈 N1 绕组供电，电流在变压器初级线圈 N1 绕组的两端会产生自感电动势 e1；同时， 通过互感 M 的作用，在变压器次级线圈 N2 绕组的两端也会产生感应电动势 e2 ； 当控制开关 S 由接通状态突然转为关断状态的时候，电流在变压器初级线圈 N1
于 2 倍控制开关的接通时间Ton ； U pp 为输出电压的纹波电压，纹波电压
U pp 一般取峰-峰值，所以纹波电压等于电容器充电或放电时的电压增量，
即： U p p 2UC 。
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4.2 单端正激式结构
2.变压器初级线圈匝数的计算
N1
S
Ui108
Bm Br
(4-8)
(4-8)式是计算单端正激式开关电源变压器初级线圈 N1 绕组匝数的公
输出电压：
N3 trst N1 ton
(4-2)
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。
《DCDC电源电路经验》课件
通信系统中的DCDC电源电路
应用背景：通信系统中需要稳定的电源供应 功能：为通信设备提供稳定的电源 特点：高效率、低噪声、高可靠性 应用实例：基站、路由器、交换机等通信设备中的DCDC电源电路
工业控制中的DCDC电源电路
应用领域：工业自 动化、机器人、数 控机床等
功能：提供稳定、 可靠的电源输出
线性DCDC电源电路：优 点是输出电压稳定，缺点 是效率低
开关DCDC电源电路：优 点是效率高，缺点是输出 电压可能不稳定
应用：广泛应用于各种电 子设备，如手机、电脑、 家电等
DCDC电源电路设计
输入输出电压范围
输入电压范围：通常为10-30V
电压精度：一般要求达到±2%或更 高
添加标题
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DCDC电源电路的控制策略
电压控制模式
优点：简单易行，易于实现
电压控制模式：通过控制输 出电压来调节电源输出
缺点：输出电压可能不稳定， 需要额外的稳压措施
应用：适用于对输出电压要 求不高的场合
电流控制模式
电流模式：通过 控制电流来调节 输出电压
电压模式：通过 控制电压来调节 输出电流
混合模式：结合 电流模式和电压 模式，实现更精 确的控制
法规要求：满足日 益严格的环保和能 效法规要求
应用领域：拓展新 的应用领域，如电 动汽车、可再生能 源等
THANK YOU
汇报人：
减小体积：宽禁带半导体材料可以减小电源电路的体积，提高便携性
提高可靠性：宽禁带半导体材料可以提高电源电路的可靠性，延长使用寿命
降低成本：随着技术的发展，宽禁带半导体材料的成本有望降低，进一步推动其在电源 电路中的应用
未来挑战与展望
技术挑战：提高转 换效率、降低功耗、 提高稳定性等
升降压dcdc拓扑
升降压DC-DC拓扑1. 概述升降压DC-DC拓扑是一种电力转换器拓扑结构，用于将输入电压进行升压或降压转换，以适应不同电路或设备的电源需求。
该拓扑结构具有高效、可靠、稳定的特点，被广泛应用于各种电子设备和电路中。
2. DC-DC拓扑结构升降压DC-DC拓扑主要有以下几种结构：2.1 升压拓扑升压拓扑将输入电压提升到更高的输出电压。
常见的升压拓扑有Boost拓扑、Flyback拓扑和SEPIC拓扑等。
2.1.1 Boost拓扑Boost拓扑是一种基本的升压拓扑结构。
它由一个开关管、一个电感和一个输出电容组成。
工作原理是通过周期性地开关开关管，将电感储存的能量传递给输出电容，从而提升输出电压。
2.1.2 Flyback拓扑Flyback拓扑也是一种常见的升压拓扑结构。
它由一个开关管、一个电感和一个输出电容组成。
与Boost拓扑不同的是，Flyback拓扑通过储存能量在电感中，然后在开关断开时将能量传递给输出电容，从而提升输出电压。
2.1.3 SEPIC拓扑SEPIC拓扑是一种特殊的升压拓扑结构，适用于输入电压范围波动较大的应用场景。
它由两个电感、两个开关管和一个输出电容组成。
SEPIC拓扑可以实现输入电压的升压和降压转换。
2.2 降压拓扑降压拓扑将输入电压降低到更低的输出电压。
常见的降压拓扑有Buck拓扑和Buck-Boost拓扑等。
2.2.1 Buck拓扑Buck拓扑是一种基本的降压拓扑结构。
它由一个开关管、一个电感和一个输出电容组成。
工作原理是通过周期性地开关开关管，将输入电压分段传递给输出电容，从而降低输出电压。
2.2.2 Buck-Boost拓扑Buck-Boost拓扑是一种特殊的降压拓扑结构，适用于输入输出电压都可变的应用场景。
它由一个开关管、两个电感和一个输出电容组成。
Buck-Boost拓扑可以实现输入电压的降压和升压转换。
3. DC-DC拓扑的工作原理DC-DC拓扑的工作原理可以简单描述为：1.输入电压通过开关管控制，分别传递给电感或输出电容。
《DCDC变换器》课件
提高电源系统的稳定性和 可靠性
降低电源系统的成本和维 护费用
提高电源系统的效率和性 能
提高电源系统的灵活性和 适应性
卫星电源系统：为 卫星提供稳定的电 源
航天器电源系统： 为航天器提供稳定 的电源
航空电子设备：为 航空电子设备提供 稳定的电源
导弹武器系统：为 导弹武器系统提供 稳定的电源
用于控制系统的电源供应 电机驱动和控制 传感器信号处理 工厂自动化设备的能源管理
数字化控制技术在DCDC变 换器中的应用
数字化控制技术的发展趋 势和挑战
软开关技术的概念：通过控制开关的导通和关断时间，实现开关的软切换，降低开关损耗。 软开关技术的分类：包括零电压开关（ZVS）、零电流开关（ZCS）和零电压零电流开关 （ZVZCS）。
软开关技术的应用：在DCDC变换器中，软开关技术可以提高变换器的效率和稳定性。
DCDC变换器广泛应用于各种 电子设备和电源系统中
它具有效率高、体积小、重 量轻等优点
实现直流电压的转换
为负载提供稳定的直流电压
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用于分布式电源系统
添加标题
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提高电源利用效率和可靠性
按工作原理分类： 升压型、降压型 和升降压型
按输入输出电压 关系分类：隔离 式和非隔离式
按控制方式分类： 脉宽调制（PWM） 和脉冲频率调制 （PFM）
DCDC变换器的技 术发展
提高转换 效率：采 用新型拓 扑结构、 控制策略 等
降低损耗： 优化电路 设计、材 料选择等
提高稳定 性：采用 先进的控 制算法、 保护措施 等
提高可靠 性：采用 冗余设计、 故障诊断 等
提高集成 度：采用 模块化设 计、集成 电路等
开关电源常见拓扑结构45页PPT
谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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பைடு நூலகம்
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
开关电源常见拓扑结构
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
▪
开关电源常见拓扑结构ppt课件
❖ 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
种经典开关电源拓扑结构课件
升压型开关电源工作原理
总结词
通过控制开关管开通和关断的时间，将输入 电压转换成高于输入电压的输出电压。
详细描述
在升压型开关电源中，当开关管开通时，输 入电压同时加在负载和储能元件上，产生较 大的电流，储能元件充电；当开关管关断时， 电流减小，储能元件释放之前存储的能量。 由于储能元件的充放电作用，输出电压高于 输入电压。通过控制开关管的占空比，可以 调节输出电压的大小。
转换效率
01 02
转换效率
指开关电源将输入的电能转换为输出电能的能力，通常以百分比表示。 转换效率越高，说明开关电源的能源利用率越高，能够减少能源浪费和 发热量。
最大功率转换效率
指在一定的输入电压和输出电压条件下，开关电源能够达到的最大转换 效率。它是衡量开关电源性能的重要指标之一，要求尽可能高。
详细描述
极性反转型开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率，将输入电压的极性 反转并输出。在开关管开通时，输入电压与电感器共同对电容充电，当开关管关 断时，电感器通过输出二极管和负载释放能量。
升降压型（Buck-Boost）开关电源
总结词
升降压型开关电源是一种能够根据需要调整输出电压极性和大小的电源转换器。
详细描述
升压型开关电源通过控制开关管开通和关断的时间比率，将输入电压提升到所 需的输出电压。在开关管开通时，输入电压与电感器共同对电容充电，当开关 管关断时，电感器通过输出二极管和负载释放能量。
极性反转型（Inverting）开关电源
总结词
极性反转型开关电源是一种能够将输入电压极性反转的电源转换器。
03
开关电源的工作原理
降压型开关电源工作原理
总结词
通过控制开关管开通和关断的时间，调 节输出电压的大小。
dcdc斩波电路拓扑
dcdc斩波电路拓扑摘要：一、斩波电路概述二、斩波电路的拓扑结构1.半波斩波电路2.全波斩波电路3.桥式斩波电路4.其他斩波电路拓扑三、斩波电路的应用四、斩波电路的优缺点五、总结正文：一、斩波电路概述斩波电路，又称调制波电路，是一种将直流电源转换为交流电源的电子电路。
在电路中，通过开关器件的通断，使直流电源的电压在一定范围内变化，从而生成交流电压。
这种电路在电力电子、电气工程等领域具有广泛的应用。
二、斩波电路的拓扑结构1.半波斩波电路半波斩波电路是一种基本的斩波电路，由直流电源、开关器件、电容器和负载组成。
在半个周期内，开关器件导通，使直流电源的电压加到负载上；在另一个半个周期内，开关器件截止，电容器通过负载放电。
半波斩波电路结构简单，但存在功耗较大、输出电压脉动较明显等缺点。
2.全波斩波电路全波斩波电路是在半波斩波电路的基础上发展而来，通过增加一个同名端相反的电容器，实现输出电压的正负半波对称。
全波斩波电路具有良好的输出电压特性，但开关器件的电压应力较高。
3.桥式斩波电路桥式斩波电路是一种四端口电路，由两个开关器件、两个电容器和负载组成。
通过合理控制四个开关器件的导通与截止，实现输出电压的正负半波对称。
桥式斩波电路具有较高的电压转换效率和较小的输出电压脉动，但结构相对复杂。
4.其他斩波电路拓扑此外，还有多种改进型的斩波电路，如推挽式斩波电路、移相斩波电路、Z源斩波电路等。
这些电路在特定应用场景下具有更好的性能。
三、斩波电路的应用斩波电路广泛应用于电源、电机驱动、通信等领域。
例如，在开关电源中，斩波电路用于实现输入电压与输出电压之间的能量传递；在电机驱动系统中，斩波电路用于控制电机转速和转矩；在通信设备中，斩波电路用于调节发射信号的功率。
四、斩波电路的优缺点优点：1.结构简单，易于实现；2.输出电压可调范围较大；3.具有良好的动态响应特性；4.适用于各种电源电压和负载条件。
缺点：1.功耗较大，效率较低；2.输出电压脉动较大；3.开关器件的电压和电流应力较高。
dcdc变换拓扑
dcdc变换拓扑DC-DC变换拓扑是一种常见的电力电子转换技术，用于将直流电压转换为不同电压级别的直流电压。
它在各种电子设备中广泛应用，如电源适配器、电动车辆、太阳能发电系统等。
本文将介绍DC-DC 变换拓扑的基本原理、常见的几种拓扑结构以及其特点和应用。
一、基本原理DC-DC变换拓扑的基本原理是利用电感和开关器件来实现电压的转换。
通过控制开关的通断，可以改变电路中电感和电容的充放电过程，从而实现对电压的升降。
在DC-DC变换拓扑中，通常使用MOSFET或IGBT等开关器件，通过PWM（脉宽调制）技术控制开关器件的导通和关断，以达到所需的电压转换效果。
二、常见的DC-DC变换拓扑结构1. 升压拓扑（Boost）：升压拓扑是将输入电压升高到输出电压的一种拓扑结构。
它的基本原理是在电路中串联一个电感和一个开关，通过控制开关的导通和关断，使得电感储能并将电能传递给负载。
升压拓扑常用于电源适配器、太阳能发电系统等需要输出高电压的应用。
2. 降压拓扑（Buck）：降压拓扑是将输入电压降低到输出电压的一种拓扑结构。
它的基本原理是在电路中并联一个电感和一个开关，通过控制开关的导通和关断，使得电感储能并将电能传递给负载。
降压拓扑常用于电动车辆、电子设备等需要输出低电压的应用。
3. 升降压拓扑（Buck-Boost）：升降压拓扑可以实现输入电压的升降转换。
它的基本原理是通过控制开关的导通和关断，使得电感储能并根据需要将电能传递给负载。
升降压拓扑常用于电动车辆、太阳能发电系统等需要输出可调电压的应用。
4. 反激拓扑（Flyback）：反激拓扑是一种常见的隔离型DC-DC变换拓扑。
它的基本原理是通过储能电感和开关器件的控制，将输入电压转换为输出电压。
反激拓扑具有隔离性能好、结构简单等特点，广泛应用于电源适配器、LED照明等领域。
三、DC-DC变换拓扑的特点和应用1. 高效性：DC-DC变换拓扑具有高转换效率的特点，可以将输入电压有效地转换为输出电压，减少能量的损耗。
DCDC电源电路经验ppt课件
15 0
15 30 45 60 75 90
1
R1 1 104 10
R2 1 103
C 1 10 8
1 00
1 103
f
1 104
1 105
PI调理器的传送函数：
R1
C1
G (s)U/U oi R 1C 1s1 R 2C 1s(R 1C 2s1)
当 C2 C1 时
自动控制系统的数学描画：
R(s)
C(s)
G(s)
R(s) G1(s)
C(s) G2(s)
R(s) +
C(s)
G1(s)
-
R1(s)
G2(s)
C(s)G (s)R(s)
C (s) G 1 (s)G 2 (s)R (s) G (s)G 1 (s)G 2(s)
C (s) G 1 (s)R ( (s) R 1 (s))
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 103
1 104 f
1 105
1 106
积分器的传送函数：
Ui R Vref R1
C
1
G(s)U/oUisC
1
R RCs
-
+
R 1 104
C 1 10 8
Uo 180
1 60
1 40
1 20
1 00
80
60
40 Gain ( f ) 20
40 60 80 10 0 12 0 14 0 16 0 18 0
10 0
1 10 3
1 10 4 f
1 10 5
开环传送函数稳定性判据：
相位在低频段趋向于180度〔即保证系统是负反响系