电源基本拓扑形式介绍
电源基本拓扑形式介绍
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。
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
电源基本拓扑
电源基本拓扑
【原创版】
目录
1.电源基本拓扑的定义
2.电源基本拓扑的种类
3.各种电源基本拓扑的特点
4.电源基本拓扑在电子设备中的应用
5.电源基本拓扑的发展趋势
正文
一、电源基本拓扑的定义
电源基本拓扑是指电源系统中基本的电路结构，它主要包括直流电源和交流电源两大类。
直流电源基本拓扑通常包括单相桥式整流器、全桥整流器等；交流电源基本拓扑通常包括变压器、整流器、滤波器等。
二、电源基本拓扑的种类
1.直流电源基本拓扑
直流电源基本拓扑主要包括单相桥式整流器、全桥整流器等。
2.交流电源基本拓扑
交流电源基本拓扑主要包括变压器、整流器、滤波器等。
三、各种电源基本拓扑的特点
1.单相桥式整流器
单相桥式整流器具有结构简单、工作可靠等优点，但存在整流电压峰值系数较低、输出电流脉动较大等缺点。
2.全桥整流器
全桥整流器具有整流电压峰值系数较高、输出电流脉动较小等优点，但结构相对较复杂。
3.变压器
变压器具有变换电压、电流、功率等功能，是交流电源系统中的重要组成部分。
4.整流器
整流器是将交流电转换为直流电的装置，其主要功能是整流。
5.滤波器
滤波器是对整流后的脉动直流电进行平滑处理的装置，其主要功能是滤波。
四、电源基本拓扑在电子设备中的应用
电源基本拓扑广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、家电等。
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。
电源基本拓扑
电源基本拓扑电源基本拓扑是指电力系统中电源、负载和中间转换装置之间的基本结构。
它是电力系统设计、运行和控制的基础，对于电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
根据不同的电源类型和转换装置，电源基本拓扑可以分为以下几类：1.直接供电拓扑：在这种拓扑中，电源直接为负载提供电力，无需中间转换装置。
这种拓扑结构简单，易于实现，但适用于电源电压和负载电压相匹配的情况。
2.升降压变换器拓扑：在这种拓扑中，电源通过升降压变换器为负载提供电力。
这种拓扑可以实现电源电压与负载电压的分离，提高系统的工作效率。
3.变换器串联拓扑：这种拓扑由多个变换器串联组成，每个变换器负责一部分负载。
通过变换器的串联，可以实现电源电压与负载电压的灵活匹配，提高系统的电压调节能力。
4.变换器并联拓扑：这种拓扑由多个变换器并联组成，每个变换器负责一部分负载。
并联拓扑可以提高系统的输出功率和可靠性，但需要解决负载分配不均的问题。
5.逆变器拓扑：在这种拓扑中，电源通过逆变器将直流电转换为交流电，为负载提供电力。
逆变器拓扑广泛应用于可再生能源发电系统，如太阳能、风能等。
电源基本拓扑在电力系统中的应用十分广泛，包括家用电器、工业设备、通信系统、电动汽车等领域。
随着电力电子技术的发展，电源基本拓扑不断优化和创新，呈现出以下发展趋势：1.高效率：提高电源转换效率，降低能源损耗，是电源基本拓扑发展的重要方向。
2.高可靠性：在电源基本拓扑中引入冗余设计、故障诊断等技术，提高系统的可靠性和安全性。
3.轻量化：采用新型材料和结构设计，降低电源基本拓扑的重量和体积，提高便携性。
4.智能化：利用现代控制理论和通信技术，实现电源基本拓扑的智能化控制和优化管理。
5.绿色环保：发展可再生能源接入和利用技术，减少对环境的影响，推动电源基本拓扑的可持续发展。
总之，电源基本拓扑在电力系统中具有重要作用，其分类、应用和发展趋势反映了电力电子技术的进步和创新。
开关电源各种拓扑集锦
开关电源拓扑六种基本DC/DC变换器拓扑:1、Buck2、Boost3、Buck-Boost4、CUK5、Zeta6、Sepic基本拓扑是Buck，Boost，其他是演变。
Buck为降压变换器，常用的拓扑基本上是Buck的：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。
一、 反激1、单端反激2、双端反激二、 正激1、绕组复位正激2、R CD复位正激3、L CD复位正激4、有源钳位正激● Flyback钳位● Boost钳位5、双管正激6、无损吸收双正激7、有源钳位双正激8、原边钳位双正激9、软开关双正激三、 推挽1、推挽2、无损吸收推挽3、推挽正激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。
但是，变压器绕组利用率低，开关管电压应力为输入两倍，所以一般只适合低压输入的场合。
而且有个问题就是会出现偏磁，所以要采用电流型控制等方法来避免。
如果将两个双管正激同样耦合，可以构成四开关管的推挽变换器，也就是所谓的双双管正激。
其管子电压应力下降为输入电压。
其他等同。
推挽正激是通过一个电容来解决变换器漏感尖峰，偏磁等问题四、 半桥1、半桥2、不对称半桥3、谐振半桥4、移相半桥五、 全桥1、全桥2、全桥LLC3、移相全桥全桥变换器在大功率场合是最常用了，特别是移项ZVS和ZVZCS 六、 三电平变换器（three level converter）这些三电平是半桥演化而来，同样可以演化出多电平变换器，合适高压输入场合。
而且可以通过全桥的移相控制方式实现软开关。
七、 五种隔离三电平DC/DC变换器1、F orward三电平DC/DC变换器2、F lyback三电平DC/DC变换器3、P ush-Pull三电平DC/DC变换器4、半桥三电平DC/DC变换器5、全桥三电平DC/DC变换器八、 B oost隔离变换器1、双电感Boost2、全桥Boost。
电源拓扑结构及工作原理
电源拓扑结构及工作原理电源拓扑结构是电源的基本组成部分，是指电源中各部分组成的结构和电路，是电源工作的关键。
不同的电源拓扑结构在工作原理上也有所不同，我们可以根据需要选择适合自己的电源拓扑结构。
一、直流电源的拓扑结构1. 线性稳压器线性稳压器是最简单的直流电源拓扑结构，其工作原理是利用功率晶体管控制电源的输出电压。
直流电源通过变压器降压之后会进入一个整流电路，其将交流电压转换为直流电压。
而后直流电压进入一个滤波电路，其可以去除电源的电流突变和波动，使输出的直流电压更加平稳稳定。
2. 开关稳压器开关稳压器（Switching regulator）是一种可随意调整输出电压的电源拓扑结构，其工作原理是通过周期性开关控制电源的输出电压。
开关稳压器主要由四个部件组成：开关管、电感器、滤波电容和稳压管。
在工作时，一般都是通过工作周期和调节占空比来控制直流电源的输出电压。
二、交流电源的拓扑结构1. 单相全控桥电路单相全控桥电路是交流电源的基本拓扑结构之一，其工作原理为四个可控硅管组成的桥式电路。
通过控制可控硅管的通断状态，可以实现交流电源的开关及输出控制。
2. 三相桥式整流电路三相桥式整流电路是交流电源比较成熟的一种拓扑结构，其工作原理是在交流电源端加装三相桥式整流电路。
可以使交流电源的波形更为平稳，输出功率更加稳定。
总结：电源拓扑结构及其工作原理是电源研究的重要基础，而且在实际应用中，应根据不同的使用需求，选择不同的电源拓扑结构。
同时，随着技术的不断发展，电源拓扑结构也会不断更新，我们需要不断学习新技术，以便更好地为实际应用服务。
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。
电源基本拓扑
电源基本拓扑电源基本拓扑是指电源系统中电源和负载之间的连接方式和电流流动路径。
合理的电源基本拓扑可以提高电源系统的效率、可靠性和稳定性。
常见的电源基本拓扑有线性电源、开关电源和切换电源。
一、线性电源线性电源是最简单的电源基本拓扑，它由变压器、整流器、滤波器和稳压器组成。
变压器通过改变输入电压的大小实现输入电压和输出电压的匹配。
整流器将交流电转换为直流电，并通过滤波器消除输出电压中的纹波。
稳压器通过调节电阻或管子的导通状态来保持输出电压的稳定。
线性电源具有输出电压稳定、噪声小等优点，但效率较低、体积较大，适用于对输出电流要求不高的场合。
二、开关电源开关电源是一种将输入电能变换为高频脉冲信号，再通过变压器和整流器转换为输出电压的电源基本拓扑。
开关电源的核心是开关管，通过开关管的开关状态来控制转换器的工作方式。
开关电源具有效率高、体积小、重量轻等优点，广泛应用于电子设备中。
开关电源可以根据输出电压的稳定性要求选择不同的拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost等。
三、切换电源切换电源是一种将输入电源切换到不同的输出电源的电源基本拓扑。
切换电源通常由多个电源和负载之间的切换器、控制器和保护器组成。
切换电源可以实现多种电源的自动切换和备份，保证负载的可靠供电。
切换电源广泛应用于电信、交通、航空等领域，对电源可靠性要求较高。
电源基本拓扑的选择应根据实际应用需求来确定。
线性电源适用于对输出电流要求不高、对输出电压稳定性要求较高的场合；开关电源适用于对效率和体积要求较高的场合；切换电源适用于对电源可靠性要求较高的场合。
电源基本拓扑是电源系统中重要的设计要素，不同的拓扑结构适用于不同的应用场合。
合理选择电源基本拓扑可以提高电源系统的性能和可靠性，满足负载的电源需求。
电源基本拓扑结构
1、基本名词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：2、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。
3、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)。
4、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。
5、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。
6、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。
常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。
■在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。
电源基本三种基本拓扑
Buck电路1：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：I L＝I o2：二极管只在sw关断时流过电流，所以I D＝I L×（1－D）3：则平均开关电流I sw＝I L×D4：由基尔霍夫电压定律知：Sw导通时：V IN＝V ON＋V O＋V SW→V ON＝V IN－V O－V SW假设V SW相比足够小≈V IN－V OV O＝V IN－V ON－V SW≈V IN－V ON Sw关断时：V OFF＝V O＋V D →V O＝V OFF－V D假设V D相比足够小≈V OFF(等效于电感电压) 5：由占空比可得: D＝t ON/（t ON＋t OFF）＝V OFF/（V OFF＋V ON）由4可得：D＝V O/{（V IN－V O）＋V O}D＝V O/ V IN6：直流电流I DC＝电感平均电流I L，即I DC≡I L＝I o7：纹波电流I AC＝ΔI/2＝V IN（1－D）D/ 2Lf＝V O（1－D）/2Lf8：由电感的电压公式，伏秒数，占空比及5可得ΔI ＝V ON×t ON/L＝（V IN－V O）×D / Lf＝（V IN－DV IN）×D / Lf＝V IN（1－D）D / LfΔI/ t ON＝V ON/L＝（V IN－V O）/LΔI＝V OFF×t OFF/L＝V O T（1－D）/L＝V O（1－D）/LfΔI/ t OFF＝V OFF/L＝V O/L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P51r＝ΔI/ I L＝V ON×D/Lf I L＝(V IN－V O)×D/Lf I L＝V OＦＦ×（1－D）/Lf I L＝V O×（1－D）/Lf I L9: 峰峰电流I PP＝ΔI＝2I AC＝r×I DC＝r×I L10：峰值电流I PK＝I DC＋I AC ＝（1＋r/2）×I DC＝（1＋r/2）×I L＝（1＋r/2）×I O最恶劣输入电压的确定：V O、I o不变，V IN对I PK的影响：D＝V O/ V IN V IN增加↑→D↓→ΔI↑, I DC＝I O,不变，所以I PK↑要在V IN最大输入电压时设计buck电路p49-51例题：变压器的电压输入范围是15-20v，输出电压为5v，最大输出电流是5A。
九个最有用的电源拓扑结构图
九个最有用的电源拓扑结构图现代电源设计大约开始于三十年前，只有少数的拓扑结构可以很好地服务于业界。
在年代，对新的和领先的电源转换技术的研究创建了数以千计的可以加以使用的新型拓扑结构。
今天，主流行业已回到早期拓扑结构。
少数的相同的电路可以为大多数应用提供最佳解决方案。
在电源设计开始，有三种基本的转换器：降压式、升压式和降压升压式。
早期分析论文仅覆盖了这些拓扑结构。
也有的转换器表现完全与这些基本拓扑结构一样。
它们被认为是降压式、升压式和降压升压系列，电路中内建了隔离。
内建在降压式转换器系列是正激、双开关正激、半桥、全桥和推挽式。
升压有一种隔离型号，可以采用一个桥接或推挽式电路。
隔离降压升压电路是著名的反激式转换器。
发明新的电源拓扑结构和研究其工作正成为有趣的研究工作。
这形成了过去的大部分研究，尤其在年代期间。
一些新奇的电路发明出来，绞尽脑汁以全面了解它们的操作。
的论文提出了超过个新的拓扑结构，使用了更多的开关和二极管。
有一段时间，似乎老的待机拓扑结构已处于被取代的危险之中。
对许多需要生产产品的设计人员来说，这是一个非常困惑的时间。
在阅读会议论文之后，工程师们很想尝试预示着上佳表现，但是却被证明很难投入生产的奇异新颖的拓扑结构。
因此，业界兜了一大圈又回到原处。
现在，几乎所有设计都依赖于原来的基本拓扑结构。
例外的是对某些非常高密度的应用，或者是不寻常的电压及功率范围，但是工作的工程师几乎总能用一组基本电路找到可做的工作。
这不是说行业没有进展。
行业有了长足的发展——恰恰不是通过使用根本不同的电路拓扑结构。
主要进展一直在正确的应用中明智地利用正确的电路，某些拓扑结构将电源分割成较小的若干块（如母板和负载点转换器）、先进的封装、新的硅片器件，以及小心应用低损耗开关。
降压式转换器降压式转换器是所有电源中最基本的。
它提供比输入更低的电压输出，可以用在不需要隔离的所有功率级别。
如图（）所示，当输出电压处于低电位时，降压式转换器的二极管可以用一个有源开关替代。
电源基本拓扑形式介绍-PPT课件
11种电源拓扑
11种电源拓扑
电源拓扑是指电源电路中各个元器件之间的连接方式，通常用于实现特定的电源性能和特性。
以下是常见的11种电源拓扑：
1.升压式电源（Boost Converter）：将低电压升高到高电压，输出电压高于输入电压。
2.降压式电源（Buck Converter）：将高电压降低到低电压，输出电压低于输入电压。
3.反激式电源（Flyback Converter）：使用变压器将输入电压转换成脉冲信号，再通过整
流滤波输出稳定直流电压。
4.电感式电源（Buck-Boost Converter）：能够实现升压和降压两种功能，具有较大的电压
变换范围。
5.Cuk电源（Cuk Converter）：能够实现电压升降变换，且输出电压与输入电压可以是反
向的。
6.SEPIC电源（Single-Ended Primary Inductor Converter）：可以实现电压升降变换，且输
入电压和输出电压可以隔离。
7.Zeta电源（Zeta Converter）：与升压式电源类似，但具有更宽的电压变换范围。
8.Ćuk-SEPIC电源：将Ćuk电源和SEPIC电源结合起来，实现电压升降变换和隔离。
9.前置式电源（Forward Converter）：使用变压器将输入电压转换成脉冲信号，再通过整
流滤波输出稳定直流电压。
10.半桥式电源（Half-Bridge Converter）：使用两个开关管控制输出电压，具有较高的效率
和可靠性。
11.全桥式电源（Full-Bridge Converter）：使用四个开关管控制输出电压，具有更高的效率
和可靠性，但也更加复杂。
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)
boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理
boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作
原理
Boost和Buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理如下：
1. Boost拓扑电路：Boost电路是一个升压电路。
当开关管导通时，输入电压Vi对电感Ls充电，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→开关管Q。
当开关管关断时，输入的能量和电感能量一起向输出提供能量，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→二极管D→电容C→负载RL。
此时负载的供电电源相当于Vi加上电感的感应电动势，从而实现升压。
2. Buck拓扑电路：Buck电路是一个降压电路。
当开关闭合时，续流二极管D是截止的，由于输入电压Vi与储能电感Ls接通，因此输入-输出压差（Vi-Vo）就加在Ls上，使通过Ls上的电流线性地增加。
在此阶段，除向负载供电外，还有一部分电能储存在电感Ls和电容Cr中。
当开关断开时，在电感Ls上产生反向电动势，使二极管D从截止变成导通。
如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或者查阅相关技术手册。
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。
11种电源拓扑
11种电源拓扑
电源拓扑是指电源的电路结构和组成方式，常见的电源拓扑有11种。
1. 前置式电源拓扑：电源电路与被供电设备之间采用独立的变压器，常见于高保真音频、精密测量等场合。
2. 反激式电源拓扑：通过电感等元件使电源的输出电压反向回馈到输入端，实现高效率、小体积的设计，常用于电脑、手机等电子设备。
3. 降压式电源拓扑：将电源输出电压降低作为被供电设备的电源，常见于各种电子设备、LED灯等。
4. 升压式电源拓扑：将电源输出电压升高作为被供电设备的电源，常见于太阳能、风能等非常规能源领域。
5. 变频式电源拓扑：通过不同的开关频率调节输出电压，常见于电动机控制、农业灌溉等领域。
6. 双相电源拓扑：具有两个独立的相位输出的电源拓扑，常用于马达、变频器等应用。
7. 三相电源拓扑：具有三个独立的相位输出的电源拓扑，常用于各种工业设备、电气控制等领域。
8. 短路保护电源拓扑：具有自我检测和自我保护功能的电源，能防止短路、过载等故障，广泛应用于各种电子设备。
9. UPS电源拓扑：无需转换时间、具有瞬时备份电源的电源，用于保护计算机和网络系统。
10. 逆变器式电源拓扑：将直流电转换成交流电的电源，常见于太阳能、风能
等非常规能源领域。
11. 增加附加功能的电源拓扑：如加入滤波器、降噪电路等功能的电源。
开关电源常用拓扑
开关电源常用拓扑开关电源（Switching Power Supply）是一种将电能通过开关元件进行频繁开关的方式进行变换，而产生所需输出电压、电流和功率的电源。
开关电源具有高效、轻便、可靠等优点，广泛应用于电子系统中的各种设备和产品之中。
在实际应用中，开关电源可采用多种不同的拓扑结构，下面我们来介绍几种常用的拓扑结构及其特点。
1.降压型开关电源（Buck Converter）降压型开关电源是常见的一种拓扑结构，其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率，将高电压稳定地降低为低电压输出。
相比其他拓扑结构，降压型开关电源具有简单、可靠、成本低等优点，适用于电流小于输出电压的应用场合。
2.提升型开关电源（Boost Converter）提升型开关电源适用于输出电压高于输入电压的场合，其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率，将低电压升高至稳定的高电压输出。
相比降压型开关电源，提升型开关电源具有输出电压高、输出能力强等优点，但其效率相对较低。
3.反激型开关电源（Flyback Converter）反激型开关电源采用变压器隔离，其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率，将输入电压转换为直流输出，适用于输入、输出电压变化幅度较大、输出电流较小的应用场合。
相比其他拓扑结构，反激型开关电源具有简单、成本低等优点。
4.正激型开关电源（Forward Converter）正激型开关电源也采用变压器隔离，其基本原理是通过控制开关管的开关时间和开关频率，将输入电压转换为直流输出，适用于输入输出电压差不大，输出功率大、质量要求高的应用场合。
正激型开关电源的复杂度相对较高，但其效率高、稳定性好。
以上几种开关电源拓扑结构都有各自的特点和优劣，应根据具体的应用场合选择合适的方案。
为了确保开关电源的稳定性和安全性，还需充分考虑元器件的质量、功率、温度、使用寿命等方面。
尽管如此，开关电源的使用范围和影响力在电子行业中逐渐扩大，为现代电子技术发展提供了强有力的支持。
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2019/9/7
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。
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。
2019/9/7
单端反激式工作原理
2019/9/7
单端反激式工作原理
2019/9/7
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。
单端反激式
2019/9/7
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。
2019/9/7
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；
2019/9/7
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。
2019/9/7
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
2019/9/7
推挽式工作（模式1）
2019/9/7
推挽式工作（模式2）
2019/9/7
推挽式工作（模式3）
2019/9/7
推挽式工作（模式4）
2019/9/7
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；
2019/9/7
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。
2019/9/7
各种不同的间接直流变流电路的比较
2019/9/7
（二）单端正激式
这里的L不能缺少：
2019/9/7
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。
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
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。
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。
2019/9/7
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。
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；
2019/9/7
半桥式
2019/9/7
半桥式工作原理示意图
2019/9/7
半桥式工作原理示意图
2019/9/7
半桥Байду номын сангаас工作原理示意图
2019/9/7
半桥式工作原理示意图
2019/9/7
的开关电源。
2019/9/7
双管反激变换器
2019/9/7
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）。
2019/9/7
推挽拓扑基本电路
2019/9/7
大家认为这是不是推挽电路?
2019/9/7
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
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
倍的电流。
2019/9/7
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
2019/9/7
全桥式
2019/9/7
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
2019/9/7
半桥式工作原理波形
2019/9/7
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
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。
2019/9/7
2019/9/7
推挽式工作原理波形图
2019/9/7
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；
2019/9/7
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
2019/9/7
单端正激式工作原理