电源拓扑电路详解

拓扑学的英文名是Topology,直译是地志学，也就是和研究地形、地貌相类似的有关学科。

拓扑学是几何学的一个分支，但是这种几何学又和通常的平面几何、立体几何不同。通常的

平面几何或立体几何研究的对象是点、线、面之间的位置关系以及它们的度量性质。拓扑学对于研究对象的长短、大小面积、体积等度量性质和数量关系都无关。即不考虑图形的大小形状，仅考虑点和线的个数。

实质上拓扑学(TOPOLOGY)是一种研究与大小、距离无关的几何图形特性的方法。电路的拓扑结构就是指电路中节点、支路、回路的数量，这些都反映了电路中各部分连接的

实质状况。同一个拓扑结构可以画成几何形状不同的电路图

拓扑电路非常适用于DC-DC变换器。每种拓扑都有其自身的特点和适用场合。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。

DC/ DC电源变换器的拓扑类型主要有以下13种：

(1)Buck Converter降压式变换器；

(2)Boost Conyerter升压式变换器；

⑶Buck —Boost Converter降压/升压式变换器，含极性反转(Inverting)式变换器；

(4)Cuk Converter升压，升压串联式变换器；

(5)SEPIC(S in gle En dcd Pdimary In ductor Con verter)单端一次侧电感式变换器；

(6)F1yback Converter反激式(亦称回扫式)变换器；

(7)Eorward Converter 正激式变换器：

(8)Double Switches Forward Converter 双开关正激式变换器；

(9)Active Clamp Forward Co nverter 有源箝位

(O)Half Bridge Converter 半桥式变换器；

(11)Full Bridge Converter 全桥式变换器；

(12)Push—pall Convener 推挽式变换器：

(13)Phase Shift Switchi ng ZVT(Phase Shift Switchi ng Zero Voltage Tran sitio n)

移相式零电压

开关变换器。

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。

开关电源拓扑主回路的组成：主回路(开关电源中，功率电流流经的通路)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。

一、常见电源拓扑介绍。

1、Buck Converter降压式变换器。如图 1

Buck

降压

Vout = D Vin

图1 BUCK降压拓扑特点：a把输入降至一较低电压。Load怕我(H)

b、输出总是小于或等于输入。

C 、输入电流不连续（斩波）。

d 、

输出电流平滑。 e 、 电感/电容滤波器滤平开关后的方波。

2、Boost Conyerter 升压式变换器。如图 2

Boost

“ 1 .

Vout =方 Vm

图2 BOOST 升压拓扑

特点：a 、把输入电压升至一较高电压。

b 、 与降压所用器件一样，只是重新安排了电感、二极管、开关的位置。

c 、 输出总是大于或等于输入（忽略二极管的正向压降）。

d 、 输入电流平滑。

e 、 输出电流不连续（斩波）。

3、Buck — Boost Converter 降压/升压式变换器，含极性反转 （Inverting ）式变换器；如图3

Buck-Boost

Vout

1 Load 盘载 i (R)

图3反相性开关变换拓扑 特点：a 、电感、开关、二极管的另一种

安排方案。

b 、 输入电流不连续（斩波），输出电流也不连续（斩波）。

c 、 输出总是和输入反相，但是幅度可以小于和大于输入。

4、F1yback Converter 反激式（亦称回扫式）变换器。如图4

Flyback

反激 Load 蚀

{R)

Vln Vaul

LuadfR) 活

戟

图4反激式拓扑

特点：a “反激”变换器实际上是降压-升压电路隔离（变压器耦合）形式。

b 、 如降压-升压一样工作，但电感有两个绕组，而且同时作为变压器和电感。

c 、 输出可以为正，也可以为负，由线圈和二极管的极性决定。

d 、 输出电压可以大于或小于输入电压，由变压器的匝数决定。

e 、 这是隔离拓扑结构中最简单的电路。

f 、 增加次级绕组和电路可以得到多个输出。

5、Eorward Converter 正激式变换器。如图 5

Forward

图5正激式拓扑

特点：a 降压电路的变压器耦合形式。

b 、 不连续的输入电流，平滑的输出电流。

c 、 由于采用变压器，输出可大于或小于输入，可以是任何极性。

d 、 增加绕组和电路可以有多路输出。

e 、 每个开关周期中必须对磁芯去磁， 通常的做法是增加一个和初级绕组匝数 相同

的绕组，在开关接通阶段存储在初级绕组中的能量，

在开关断开阶段通过另一个绕组和 二极

管泄放。 6、Double Switches Forward Converter 双开关正激式变换器。如图 6

图6双正激式拓扑变换

特点：a 两个开关同时工作。

b 、 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。

c 、 每个开关上的电压永远不会超过输入电压。

d 、 无需对绕组磁通复位。

7、Push — pall Convener 推挽式变换器。如图 7

VSn T wo-T ra ns is tor Forward

双晶休管正激

Q ------- i

«

Load (R)

负载