開關電源常見拓撲結構(已修改)
2024-09-01 22:02 本頁面
【正文】 開關電源電路拓撲結構 目錄 ? 開關電源拓撲結構綜述 ? 開關電源分類 ? 非隔離式拓撲舉例 BUCK BOOST BUCKBOOST ? 隔離式拓撲舉例 正激式 反激式 開關電源拓撲結構綜述 ? 開關電源主要包括主回路和控制回路兩大部分 ? 主回路是指開關電源中功率電流流經(jīng)的通路。主回路一般包含了開關電源中的開關器件、儲能器件、脈沖變壓器、濾波器、輸出整流器、等所有功率器件，以及供電輸入端和負載端。 ? 控制回路一般采用 PWM控制方式，通過輸出信號和基準的比較來控制主回路中的開關器件 開關電源分類 ? 開關電源主回路可以分為 隔離式 與 非隔離式 兩大類型。 ? 非隔離 —— 輸入端與輸出端電氣相通，沒有隔離。 串聯(lián)式結構是指在主回路中，相對于輸入端而言，開關器件與輸出端負載成并聯(lián)連接的關系。例如 buck拓撲型開關電源就是屬于串聯(lián)式的開關電源 并聯(lián)式結構是指在主回路中，相對于輸入端而言，開關器件與輸出端負載成并聯(lián)連接的關系。例如 boost拓撲型開關電源就是屬于串聯(lián)式的開關電源 極性反轉結構是指輸出電壓與輸入電壓的極性相反。電路的基本結構特征是：在主回路中，相對于輸入端而言，電感器 L與負載成并聯(lián)。 Buckboost拓撲就是反極性開關電源 隔離式電路的類型 ? 隔離 —— 輸入端與輸出端電氣不相通，通過脈沖變壓器的磁偶合方式傳遞能量，輸入輸出完全電氣隔離 單端 —— 通過一只開關器件單向驅動脈沖變壓器； 隔離室電路主要分為正激式和反激式兩種 ? 正激式：就是只有在開關管導通的時候，能量才通過變壓器或電感向負載釋放，當開關關閉的時候，就停止向負載釋放能量。目前屬于這種模式的開關電源有：串聯(lián)式開關電源， buck拓撲結構開關電源，激式變壓器開關電源、推免式、半橋式、全橋式都屬于正激式模式。 ? 反激式：就是在開關管導通的時候存儲能量，只有在開關管關斷的時候釋放才向負載釋放能量。屬于這種模式的開關電源有：并聯(lián)式開關電源、 boots、極性反轉型變換器、反激式變壓器開關電源。 非隔離式拓撲舉例 ?BUCK拓撲 ?BOOST拓撲 ?BUCKBOOST拓撲 BUCK降壓電路 ? 上圖是 BUCK電路的經(jīng)典模型。晶體管，二極管，電感，電容和負載構成了主回路，下方的控制回路一般采用 PWM芯片控制占空比決定晶體管的通斷。 ? BUCK電路的功能：把直流電壓 Ui轉換成直流電壓Uo，實現(xiàn)降壓的目的 BUCK拓撲的精簡模型 ? 上圖是簡化之后的 BUCK電路主回路。下面分析 輸出電壓的產(chǎn)生 K閉合后， D關斷，電流流經(jīng) L， L是儲能濾波電感，它的作用是在K接通 Ton期間限制大電流通過，防止輸入電壓 Ui直接加到負載 R上，對 R進行電壓沖擊，同時把電感電流 IL轉化成磁能進行能量存儲；與 R并聯(lián)的 C是儲能濾波電容，如此 R兩端的電壓在 Ton期間是穩(wěn)定的直流電壓 在 K關斷期間 Toff， L將產(chǎn)生反電動勢，流過電流 IL由反電動勢 eL的正極流出，通過負載 R，再經(jīng)過續(xù)流二極管 D，最后回到反電動勢eL的負極。由于 C的儲能穩(wěn)壓， Toff階段的輸出電壓 Uo也是穩(wěn)定的直流電壓 K閉合時， L兩端有壓降，意味著 UoUi, BUCK電路一定是降壓電路 工作過程分析 ? 工作過程： 當 K導通時→ IL線性增加， D1截止 →此時 IL和 C向負載供電 ? 當 IL＞ Io時， IL向C充電也向負載供電 ? 當 K關斷時 → L通過 D1形成續(xù)流回路， ? IL向 C充電也向負載供電 → 當 IL﹤ Io時， L和 C同時向負載供電。 ? 若 IL減小到 0,則 D關斷，只有 C向負載供電 CCM,DCM ? 由工作過程分析可以得知，IL可能會出現(xiàn)斷流的情況。 ? 通常我們把電流連續(xù)的模式稱為 CCM模式，電流斷續(xù)的模式稱為 DCM模式。當然也有兩者之間的臨界情況 BCM模式 ? 下面就將按照以上三種模式對電路做具體的分析。 ? 注意： Uo,Io作為輸出電壓電流，均認為是穩(wěn)定的直流量。 CCM， DCM模式下的各點電壓 ? 在 K關斷期間， IL線性下降，若周期結束即 K導通瞬間 IL不等于 0，則 IL呈現(xiàn)左側圖 (c)中的波形，電流連續(xù)。若 K導通之前IL就已經(jīng)降為 0， IL就
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