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开关电源21种拓扑结构

专家
2020-03-01 07:59:10    评分

8Push-Pull推挽

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 ■开关(FET)的驱动不同相,进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。    ■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。    ■全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。    ■施加在FET上的电压是输入电压的两倍。

9Half-Bridge半桥

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    ■较高功率变换器极为常用的拓扑结构。    ■开关(FET)的驱动不同相,进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。    ■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。而且初级绕组的利用率优于推挽电路。    ■全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。    ■施加在FET上的电压与输入电压相等。

10Full-Bridge全桥

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 ■较高功率变换器最为常用的拓扑结构。    ■开关(FET)以对角对的形式驱动,进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。    ■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。    ■全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。    ■施加在 FETs上的电压与输入电压相等。    ■在给定的功率下,初级电流是半桥的一半。

11SEPIC单端初级电感变换器

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■输出电压可以大于或小于输入电压。    ■与升压电路一样,输入电流平滑,但是输出电流不连续。    ■能量通过电容从输入传输至输出。    ■需要两个电感。

12C’uk(Slobodan C’uk的专利)

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 ■输出反相    ■输出电压的幅度可以大于或小于输入。    ■输入电流和输出电流都是平滑的。    ■能量通过电容从输入传输至输出。    ■需要两个电感。    ■电感可以耦合获得零纹波电感电流。

13、电路工作的细节


    下面讲解几种拓扑结构的工作细节    ■降压调整器:    连续导电    临界导电    不连续导电    ■升压调整器 (连续导电)    ■变压器工作    ■反激变压器    ■正激变压器

14Buck-降压调整器-连续导电

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 ■电感电流连续。    ■Vout 是其输入电压 (V1)的均值。    ■输出电压为输入电压乘以开关的负荷比 (D)。    ■接通时,电感电流从电池流出。    ■开关断开时电流流过二极管。    ■忽略开关和电感中的损耗, D与负载电流无关。    ■降压调整器和其派生电路的特征是:    输入电流不连续 (斩波), 输出电流连续 (平滑)。

15Buck-降压调整器-临界导电

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 ■电感电流仍然是连续的,只是当开关再次接通时 “达到”零。    这被称为 “临界导电”。    输出电压仍等于输入电压乘以D。

16Buck-降压调整器-不连续导电

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   ■在这种情况下,电感中的电流在每个周期的一段时间中为零。    ■输出电压仍然 (始终)是 v1的平均值。    ■输出电压不是输入电压乘以开关的负荷比 (D)。    ■当负载电流低于临界值时,D随着负载电流而变化(而Vout保持不变)。

17Boost升压调整器

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  ■输出电压始终大于(或等于)输入电压。    ■输入电流连续,输出电流不连续(与降压调整器相反)。    ■输出电压与负荷比(D)之间的关系不如在降压调整器中那么简单。在连续导电的情况下:

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在本例中,Vin = 5,    Vout = 15, and D = 2/3.    Vout = 15,D = 2/3.

18、变压器工作(包括初级电感的作用)

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  ■变压器看作理想变压器,它的初级(磁化)电感与初级并联。

19、反激变压器

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■此处初级电感很低,用于确定峰值电流和存储的能量。当初级开关断开时,能量传送到次级。

20Forward 正激变换变压器

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 ■初级电感很高,因为无需存储能量。    ■磁化电流 (i1) 流入 “磁化电感”,使磁芯在初级开关断开后去磁 (电压反向)。

21、总结


    ■此处回顾了目前开关式电源转换中最常见的电路拓扑结构。    ■还有许多拓扑结构,但大多是此处所述拓扑的组合或变形。    ■每种拓扑结构包含独特的设计权衡:    施加在开关上的电压    斩波和平滑输入输出电流    绕组的利用率    ■选择最佳的拓扑结构需要研究:    输入和输出电压范围    电流范围    成本和性能、大小和重量之比

 

-END-

 

 





关键词: 开关电源     21种     拓扑     结构    

助工
2020-03-01 17:48:51    评分
2楼

学习一下


助工
2020-03-01 18:01:01    评分
3楼

谢谢楼主分享


院士
2020-03-01 22:36:07    评分
4楼

学习并收藏了,谢谢分享。


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