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相关开关电源拓扑结构及使用

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

什么是拓扑呢?所谓电路拓扑便是功率器材和电磁元件在电路中的衔接方法,而磁性元件规划,闭环补偿电路规划及其他一切电路元件规划都取决于拓扑。最根本的拓扑是Buck(降压式)、Boost(升压式)和Buck/Boost(升/降压),单端反激(阻隔反激),正激、推挽、半桥和全桥改变器。

下面简略介绍一下常用的开关电源拓扑结构。

Buck电路

首要咱们要讲的便是Buck电路。

Buck电路也成为降压(step-down)改换器。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,下方的操控回路一般选用PWM(脉冲宽度调制)芯片操控占空比决议晶体管的通断。

Buck电路的功用是把直流电压Ui转换成直流电压Uo,完成降压意图。

反激改换器

反激式开关电源是指运用反激高频变压器阻隔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),详细是指当开关管接通时,输出变压器充任电感,电能转化为磁能,此刻输出回路无电流;

相反,当开关管关断时,输出变压器开释能量,磁能转化为电能,输出回来中有电流。

反激式开关电源中,输出变压器一起充任储能电感,整个电源体积小、结构简略,所以得到广泛使用。使用最多的是单端反激式开关电源。

长处:元器材少、电路简略、成本低、体积小,可一起输出多路相互阻隔的电压;

缺陷:开关管接受电压高,输出变压器利用率低,不适合做大功率电源。

Boost电路

Boost(升压)电路是最根本的反激改换器。Boost改换器又称为升压改换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。

上面的图便是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改换器

Buck/Boost改换器:也叫做升降压式改换器,是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不阻隔直流改换器,但它的输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost改换器能够看做是Buck改换器和Boost改换器串联而成,兼并了开关管。它的电路图如下:

上面说到的Buck和Boost电路,都是输出与输入共地,在电路上没有阻隔。选用变压器后,输出与输入电气阻隔,能够多路输出。而反激改换器是阻隔改换器中最简略的一种。它分为两种作业形式,断续形式反激改换器和接连形式反激改换器。阻隔反激变压器电路图看下面!

在这里,阻隔变压器起到的效果便是变压和储能电感的效果。

正激改换器

晶体管导通时,将能量传递给负载,截止时靠输出级LC电路坚持的改换器成为正激改换器。它有单规矩激和双规矩激改换器等多种形式。

单规矩激改换器

首要看看原理图:

单规矩激变压器又称“buck”转换器。因其在原边绕组接通电源Vi的一起把能量传递到输出端而得名。

双规矩激改换器

双规矩激也称为非对称桥,由两个功率管和与两个二极管组成电桥,但只要功率管可控导通,变压器单向磁化,没有桥式电路的桥臂直通问题,因而抗干扰能力强。

推挽改换器

这种电路结构的特色是:对称性结构,脉冲变压器原边是两个对称线圈,两只开关管接成对称联系,轮番转断,作业进程类似于线性扩大电路中的乙类推挽功率扩大器。

半桥式功率电路

当S1和S2轮番导通时,一次侧将通过电源-S1-T-C2-电源及电源-C1-T-S2-电源发生交变电流,从而在二次侧发生交变的脉动电流,通过全波整流转换为直流信号,再经L、C滤波,送给负载。同样地,这个电路也相当于降压式拓扑结构。

全桥功率电路

全桥功率改换器适用于大功率、高电压场合,它的电路图如下:

相关使用

Buck电路

Buck电路是降压改换器,它首要使用于低压大电流范畴,意图是为了处理续流管的导通损耗问题。

选用一般的二极管续流,其导通电阻较大,使用在大电流场合时,损耗很大。

别的,用导通电阻十分小的MOS管替代二极管,能够处理损耗问题,但一起对驱动电路提出了更高的要求。

对Buck电路使用同步整流技能,用MOS管替代二极管后,电路从拓扑上整合了Buck和Boost两种改换器,为完成双向DC/DC改换供给了或许。

在需求单向升降压且能量能够双向活动的场合,很有使用价值,如使用于混合动力电动汽车时,辅以三相可控全桥电路,能够完成蓄电池的充放电。

反激改换器

(1) Boost电路

在实践使用中经常会涉及到升压电路的规划,关于较大的功率输出,如70W以上的DC/DC升压电路,由于专用升压芯片内部开关管的约束,难于做到大功率升压改换,并且芯片的价格昂贵,在实践使用时遭到很大约束。

考虑到Boost升压结构外接开关管挑选地步很大,挑选适宜的操控芯片,便可规划出大功率输出的DC/DC升压电路。

(2)Buck/Boost改换器

根本的非阻隔和阻隔Buck/Boost型改换器以其电路拓扑简练,输入电压规模高,可升降压,负载短路时牢靠性高级长处,广泛使用于中小功率DC/DC改换场合。

正激改换器

双规矩激改换器克服了正激改换器中开关电压应力高的缺陷,每个开关管只需接受输入直流电压,不需求选用特别的磁复位电路就能够确保变压器的牢靠磁复位。

它的每一个桥臂都是由一个二极管与一个开关管串联组成,不存在桥臂直通的风险,牢靠性高。

因而双规矩激改换器具有其他改换器无法比拟的长处,成为现在中大功率改换器中使用最多的拓扑之一。

推挽改换器

推挽改换器是改换器中最早使用的拓扑,并且现在还在广泛使用于DC/DC改换器和DC/AC逆变器。它的输出能够高于或低于输入直流电压。

闭环的主输出在电网和负载改变时能够坚持输出安稳,从输出能够很好地对电网改变进行调理。

半桥式功率电路

半桥改换器初级绕组电压仅为输入电压的一般,假如与推挽相同输出功率,初级电流比推挽大一倍,则需求更大电流定额的功率管。

半桥改换器适用于输入电压较高且中等输出功率的场合,由于功率管上的电压定额抱负时是输入直流电压。

全桥功率电路

全桥功率改换器适用于大功率、高电压场合。上面从前指出,在半桥功率改换电路中作业的功率晶体管,接受的最高电压比推挽改换电路中作业的晶体管减了1/2,可是,假如输出功率要求相同的话,晶体管的作业电流将增大。

全桥功率改换电路则是一种既能坚持半桥电路功率开关器材承压低,又有推挽电路电流载流小特色的大功率改换电路。

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