电源设计之拓扑结构
单端反激变换器
1、电路拓扑图
2、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Q开通时Np 储存能量，开关管Q关断时Np向Ns释放能量。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，变压器初级需有Cr、Rr和Dr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。并且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。
3、变压器计算
单端反激式变压器设计的方法较多，但对于反激式设计来说最难的也就是变压器的设计和调整。一般须视具体工作状态而定，这里我结合自己的调试经验介绍一种快捷的近似计算方法。反激变换器可工作于电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)，同样输出功率时，工作于电流断续模式具有较大的峰值电流，此时开关晶体管、整流二极管、变压器和电容上损耗会增加，所以一般效率较低，工作于电流连续模式下，效率较高，但输出二极管反向恢复时易引起振荡和噪声；另外，工作于电流断续模式时，由于变压器电感量较小，体积可以做得小一些，而工作于电流连续模式，变压器体积一般会较大。变压器参数的选取应结合整个电路设计和实际应用情况，在最初的设计中，为取得比较适中的性能，可考虑使电路工作于电流临界连续状态。
反激式变压器的设计可分为以下几个步骤：
a、初选磁芯型号。
b、确定初级电感量。
c、确定初级峰值电流。
d、确定初级线圈匝数和气隙。
e、计算并调整初、次级匝数。
f、计算并确定导线线径
g、校核窗口面积和最大磁感性强度
★ 初选磁芯型号
反激变压器的体积主要决定于传递功率的大小，可依据经验或磁芯厂家手册中提供的速选图表，初选一磁芯型号代入以后的步骤进行计算。
★ 确定初级电感量
若考虑低端满载时，电路工作于电流临界连续状态，此时初级电感量计算公式如下：
L1=(Vinmin×Dmax)∧2/(2×f×Po)
(Vinmin为输入电压最小值，Dmax为设定的最大占空比，f为开关频率，P0为输出功率。)增大L1取值时，电路开始工作于电流连续模式，原边电感量的选择可在L1计算值基础上，视具体情况作调整。
★ 确定初级峰值电流
设计时仍应考虑低端满载的情况。
电路工作于电流不连续或临界连续时，初级峰值电流
I1max=2×Po/(Vinmin×h×Dmax)(h为预测效率值)
电路工作于电流连续模式时，初级峰值电流：
I1max=2×Po/(Vinmin×h×Dmax)＋(2×Vinmin×T×Dmax)/L1
★ 确定初级峰值电流确定初级线圈匝数和气隙
首先作出两点假设：
a、由于磁芯开气隙后剩磁Br减小很多，认为Br＝0。
b、 由于气隙磁阻远大于磁路其他部分磁阻，认为磁势全部降于气
根据以上两点假设可得出初级电感量：
L1=(m0×Ae×Np)/d
(m0为空气磁导率，Ae为气隙处磁芯截面积，d为气隙长度。)
工作最大磁感应强度：
Bm=(I1max×Np×m0)/d(Bm为最大磁通密度)
选择最大磁感应强度Bm后，联解以上两式可求出初级匝数N1，和气隙长度d，气隙长度的选取不宜过长，过长的气隙会导致主磁路磁阻增大，磁力线通过漏磁路闭合，会增加漏感和电磁干扰EMI。
★ 计算并调整初、次级匝数
仍考虑低端满载情况，此时电流连续或临界连续，次级匝数：
N2=(Vo+Vd+Io×R)×(1-Dmax)×Np/(Vin×Dmax) (U D为输出整流管压降，I O R为线路压降)
取初级或次级匝数中较小者，取整后，再由匝比关系推算其余绕组匝数。
★ 计算并确定导线线径
初级绕组电流有效值：
I1=sqr((I1max×(1-D I)+D I×D I/3)×D)(D I为电流增量，D I＝(Vin×Ton)/L1)
次级电流有效值：
I2=Np×I1/N2
当电流较大时，导线采用多股并绕，每股直径不大于2倍穿透深度。
★ 校核窗口面积和最大磁感性强度
变压器绕制的基本要求是耦合紧密，以减小漏感。设计时有两种基本方法以增加绕组间耦合，一是双线并绕，常用于绕制输出正负绕组、原边绕组与去磁绕组等，要求并绕的绕组匝数相等且压差不能不能太高；另一种是夹绕的方法，将原边绕组均分为两层，夹副边绕组，也有多层夹绕的方法，由于结构复杂，我在二次电源变压器设计中没有采
双管反激变换器
1、电路拓扑图
2、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）。
3、工作特点
a、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）。
b、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。
c、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。
d、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。
e、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、变压器计算
设计方法据参考书籍，与单端反激变换器变换器相同。但变压器漏电感必须小，可以减小D2、D3上的能量损耗，同时增加电源的效率。
单端正激变换器
1、电路拓扑图
2、电路原理
其变压器T1起隔离和变压的作用，在输出端要加一个电感器Lo（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Nr（此点上我对一些参考书籍存疑，当然有是最好，实际应用中考虑到变压器脚位的问题）。在实际使用中，我也发现此绕组也用RCD吸收电路取代亦可，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。
3、变压器计算
一般来说高频变压器的设计可划分为以下六个步骤：
a、选择磁芯材料和磁芯结构形式。
b、确定工作频率，工作最大磁感应强度Bm。
c、计算并初选磁芯型号。
d、计算并调整原、副边匝数。
e、计算并确定导线线径。
f、校核窗口面积和最大磁感应强度Bm。
现就这六个步骤来讨论单端正激式变压器的设计：
★ 选择磁芯材料和磁芯结构形式
高频变压器磁性材料选择的标准为高初始磁导率μi、低矫顽力Hc、高饱和磁感应强度Bs、低剩磁Br、高电阻率ρ和高居里温度点。磁导率高，变压器工作时励磁电流就小；矫顽力低则磁滞损耗比较小；高饱和磁感应，低剩磁，变压器工作时磁通变化范围D B可以较大，相应减小了变压器体积；高电阻率，高频工作时涡流损耗比较小；高居里温度点，变压器工作温度可以相应提高，但以上各项要求不可能同时得到满足，不同的磁性材料存在其长处也必然存在不足，需视具体应用条件加以选择。一次电源工作频率一般选择在60KHz～150KHz之间，二次电源产品工作频率一般选择在100KHz～400KHz之间，在这个频率范围，宜选用Mn-Zn铁氧体材料，目前二次电源常用的铁氧体材料包括TDK的PC30－PC40，Magnetics的P材料，PHILIP的3F3及899厂的R2KB2等。
磁芯结构形式的选择一是考虑能量传递，二是考虑几何尺寸的限制，三是考虑磁芯截面积和窗口面积的比例，多路输出变压器一般要求有较大的窗口面积，选择EE型、EI型或PQ型磁芯，可具有较大的窗口和良好的散热性，DC/DC模块电源可选用FEY型、FEE型、EUI型等，铃流变压器要求磁芯截面积比较大，可选用GU形磁芯；此外还应考虑变压器的安装，加工方便性，成本等，目前中、大功率通常选用GU形磁芯，这种磁芯特点是有较大的截面积，漏磁很小，采用国产材料，成本低，但出线需手焊。
★ 确定工作频率，最大磁感应强度Bm
考虑高温时饱和磁感应强度Bs会下降，同时为降低高频工作时磁芯损耗，工作最大磁感应在一般选择为2000～2500Gs，工作频率的选择可
在设计变压器时进行反推，或先确定再进行调整，AC/DC工作频率一般选择在60KHz～150KHz之间；DC/DC工作频率可选择为100KHz～400KHz之间。
★ 计算并初选磁芯型号
磁芯结构确定基础上，其型号选择可采用面积乘积法：
对于正激式变压器：
Np=(Vin×Ton)/(ΔB×Ae)
(Ae：磁芯截面积，Vin：输入电压，Ton：导通时间，D B＝Bm－Br，Np为变压器原边匝数)。
Q=(I1×Np)/(Ku×j×2)
(Q为窗口面积，I1、Np对应初级绕组电流和匝数，Ku为窗口系数，即铜线截面积之和与窗口面积比值。一般Q可取0.3～0.35，j为导线电流密度可取8～15A/m2，上式中假定原边绕组占整个绕组截面积的1/2) Ae×Q=Po/(2×h×Ku×j×ΔB)
根据输出功率P0，预测效率h，导通时间Ton和工作磁感应变化范围D B等参数可求出Ae和Q乘积，作为初选磁芯型号的依据，如果对磁芯选择比较有经验也可越过该步骤，直接进入下一步。
★ 计算并调整原副边匝数
a、计算原边匝数： Np=(Vin×Ton)/(ΔB×Ae)
b、计算副边匝数： N2=(Vo+Vd+Io×R)/(D×Vin)
(V0为输出电压，V D为输出整流二极管压降，Io×R为线路压降，Vin为直流输入电压,D为占空比)
c、副边电流有效值：I2=Io×sqr(D)
d、原边电流有效值：I1＝（I2×N2/Np）×(1+5%) (取励磁电流为原边电流5％)
根据电流有效值和导线选择经验，同时考虑高频工作时导线的集肤效应，当电流较大时，采用多股并绕，每股线径不得大于2倍穿透深度，漆包线的线径和股数可适当调整，使线包每一层能正好绕满，若计算出的原、副边匝数非整数，可选择匝数较小的一方取整，再根据匝比
推算其他绕组匝数。
★ 校核窗口和最大磁感应
根据公式 Ku=Ae/Q 校核窗口，窗口系数Ku约为0.3～0.35。
如果在计算副边取整过程中调整了匝数，应由公式Np=
(Vin×Ton)/(ΔB×Ae)校核最大磁感应，最大磁感应在3000Gs以内，如果有条件，最好试绕一个变压器，进行实验,然后根据最低输入电压和最大载时的开关波形来进行反推（这种方法最有效，当然也最危险，毕竟你还未完全调试出来时可能会炸机的噢！最好有一块可记忆的示波器和一个同事在旁！你以为做什么？呵呵~~当然是即时地给你送到医院啦！！）。
4、输出电感设计
输出滤波电感设计的基本要求是满足电感量，保证流过最大电流时磁芯不会饱和，窗口要绕得下。单端正激式电路输出电感设计可分为以下几个步骤。
a、确定电感量并初选磁芯型号。
b、确定电感峰值电流。
c、确定线圈匝数和气隙。
d、确定导线线径。
e、校核窗口和最大磁感应。
★ 确定电感量并初选磁芯型号
首先通过电路设计确定输出滤波电感值，滤波电感值取大一些可减小初、次级电流峰值，减小输出纹波噪声，但电感量的增加受到电感体积、尺寸的限制，同时电感过大会造成系统时间常数大，给控制带来问题，电流上升斜率太小，采用电流控制型方案时还容易出现次谐波振荡问题，因此电感量值的选取应综合考虑以上因素。选定电感值后，根据电感最大贮能值0.5×L×I×I，依据经验或磁芯厂家提供的速查图表，初选一磁芯型号代入以后步骤进行计算。
★ 确定电感峰值电流
Imax=Io+2×Vo×Toff/L(Toff为关断时间)
★ 确定线圈匝数和气隙
由于电感电流中存在较大的直流分量，当选用铁氧体磁芯时，一定要加入气隙，可在实际调试中去调整气隙的大小；也可考虑使用FeSiAl 材料或P.P.M材料的磁环（呵呵~~ 可别以为我出馊主意噢！效果会好多了，不过会使电源更值钱些罢了！！！）。
一般输出滤波电感最大磁感应强度可取为3000Gs左右，选定Bm后联解以上两式可求出匝数N和气隙长度d。
匝数N应进行取整，当匝数少电流大时，应尽量避免取半匝的情况。
★ 计算并确定导线线径
确定匝数后，根据电流有效值选取导线线径，电流较大时，仍需采用多股并绕，但由于电感电流中交流成份比较小，集肤效应不明显，必要时可选用较粗的导线绕制。
★ 校核窗口和最大磁感应
电感设计完成后，可在实验中进一步调整气隙，以达到最佳的电感量和工作磁通。
双管正激变换器
1、电路拓扑图
2、电路原理
其变压器T1起隔离和变压的作用，在输出端要加一个电感器Lo（续
流电感）起能量的储存及传递作用，变压器初级无需再有复位绕组，因为D1、D2的导通限制了两个调整管关断时所承受的电压。输出回路需有一个整流二极管D3和一个续流二极管D4（其中D3、D4均最好选用恢复时间快的整流管）。输出滤波电容Co应选择低ESR（等效电阻）大容量，有利于降低纹波电压（当然这对于其它拓扑结构的也是这样要求）。
3、工作特点
a、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:D1、D2的正向压降，)，D1、D2必须是快恢复管（当然用恢复时间越短越好，我在实际设计和调试中多使用
MUR460）。
b、在与单端正激变换器相比，无需复位电路，有利于简化电路和变压器设计；功率器件可选择较低的耐压值；功率等级也会很大，据我所知现在很多大功率等级的通信电源及电力操作电源都选用了这种电路。
c、两个调整管工作状态一致，同时处通态或断态。我个人建议在大功率等级电源中选用此种电路，主要是调整管好选，比如IRFP460、IRFP460A等调整管即可。
4、变压器计算
在实际设计和调试中，与单管正激变换器变换器中变压器设计方法相同，不过省去了复位绕组。
5、输出电感计算
单端正激、双管正激、半桥、推挽、全桥、BUCK等电路设计方法相同。我实际设计和调试中一般仅以公式计算值作参考，适当的可以调整匝数以达到最佳状态（我个人认为）。
推挽式变换器
1、电路拓扑图
2、电路原理
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。
此电路大概也可能称为正反激电路吧！我也不敢确定。因为曾经有个同事与我说起Lambda有一款电源PH300F（DC/DC 5V/60A 全砖）就采用了正反激电路，我也没见过此模块电源实物，他也没见过推挽电路图，根据他说的及当时所测的波形，与推挽工作相似。所以我只是估猜，如有错误希各位同仁指出并斧正，免得诱导坏“小孩子”。
3、工作特点
a、在任何工作条件下，调整管都承受的两倍的输入电压。所以此电路多用于大功率等级的DC/DC电源中，这样才有利于选材料。
b、两个调整管都是相互交替打开的，所以两组驱动波形相位差要大于180°（一般书上说差等于180°，呵呵~~~您可以试一试），因为要存在一定死区时间。
c、此电路与半桥式变换器一样，也存在一定的磁偏问题。不过我不知道我是否遇到，当时只是用20M带宽的模拟示波器又无存储功能，最主要的是我当时对这电路工作原理并未完全弄懂。
4、变压器计算
步骤与前相同（省去）
★ 计算匝伏比：N/V=Ton/(ΔB×Ae)
★ 原边绕组匝数：Np=Vinmin×(N/V)
★ 付边绕组匝数：N2=(Vo+Vd+Io×R)×(N/V)
★ 其它的验证及导线选择参考《单端正激式》
5、输出电感设计
参考《单端正激式》
半桥变换器
1、电路拓扑图
2、电路原理
其变压器T1起隔离和传递能量的作用。开关管Q1导通时，Np绕组上承受一半的输入电压，付边绕组电压使D1导通；反之亦然。输出回路D1、D2、Lo、Co共同组成了整流滤波电路。
此电路减小了原边调整管的电压应力，所以是目前比较成熟和常见
的电路；如PC Power 70%以上、电子镇流器60%都使用此电路。
3、工作特点
a、两个调整管都是相互交替打开的，所以两组驱动波形相位差要大于180°，因为要存在一定死区时间。
b、C1＝C2、R1=R2。
c、C1、C2主要用来自动平衡每个调整管的伏秒值；许多的半桥此处多用高压铝电解电容，多炸机都爆电容，因为铝电容存在一个高频特性的问题。你如果还在用这个拓扑结构不妨可以试用一下CBB电容。
d、C3主要是滤去影响伏秒平衡的直流分量，也用CBB电容。曾经就有一个朋友就这个CBB电容的引脚粗细（即太细多并几个CBB电容，
0~30V/0~30A的仪器电源）与我讨论过，嘻嘻~~~ 您说呢？！
4、变压器计算
步骤与前相同（省去）
★ 原边绕组匝数：Np=Vinmin×Ton/(2×ΔB×Ae)
★ 付边绕组匝数：N2=(Vo+Vd+Io×R)×2×Np/Vinmin
★ 其它的验证及导线选择参考《单端正激式》
5、输出电感计算
参考《单端正激式》
全桥变换器
1、电路拓扑图
2、电路原理
此电路多用于大功率等级电源中，目前国内许多研究机构都在此电路是做改造，但对于多数的电源生产厂商来说此电路成熟的产品市场占有率很低，自身设计投入开发成本会很高。
此电路我只是见过，以及相应的芯片组，电源成品只看过中兴通讯的ZXD1200（如果没记错的话，好象型号是这）。反正我没有调试过，希望那个公司或资本家能够投入成本，让我锤炼一下，也好把相应的体会告诉大家。
3、工作特点
a、变压器利用率也比较高，空载能量可以反馈回电网、电源效率高。
b、稳态无静差、动态响应速度足够快、系统稳定、抗高频干扰能力强。
4、变压器计算
步骤与前相同（省去）
★ 原边绕组匝数：Np=Vinmin×Ton/(ΔB×Ae)
★ 付边绕组匝数：N2=(Vo+Vd+Io×R)×Ton/(ΔB×Ae)
★ 其它的验证及导线选择参考《单端正激式》
5、输出电感设计
参考《单端正激式》
开关电源拓扑电压模式与电流模式的比较 作者：罗伯特.曼诺 Unitrode公司的IC公司拥有自成立以来一直活跃在前沿的发展控制电路来实现国家的最先进的级数在电源技术。在多年来许多新产品已推出使设计人员能够在易于应用新的创新电路拓扑结构。由于每一种新的拓扑声称提供改进过的这以前是可用的，它是合理的期望一些混乱将与引进的UCC3570的生成 - 一种新的电压模式控制器介绍我们告诉了近10年后世界上目前的模式是这样的优越方法。 但事实却是，没有一个统一的拓扑结构是最适合所有的应用程序。此外，电压模式控制如果更新了现代化的电路和工艺的发展 - 大有作为今天的高性能用品的设计师和是一个可行的竞争者为电源设计人员的重视。要回答的问题是，它的电路拓扑结构最好是为一个特定的应用程序时，必须从的每一种方法的两个优点和缺点的认识。下面的讨论尝试这样做以一致的方式为这两个电源的控制算法。 电压模式控制这是用于在第一开关的方法调节器的设计和它服务的行业以及为多年本电压模式配置。这种设计的主要特点是:有一个单一的电压反馈路径，以脉冲宽度调制，通过比较所执行的以恒定的倾斜波形电压误差信号。电流限制必须分开进行。 电压模式控制的优点有： 1．单个反馈回路更易于设计和分析。 2．大振幅锯齿波为一个稳定的调制过程提供良好的噪声容限。 3. 低阻抗功率输出为多路输出电源提供更佳交叉调整。 电压模式控制的缺点： 1.任何改变线路或负载必须首先被检测作为输出的变化，然后由校正反馈回路。 这通常意味着响应速度慢。 2.输出滤波器将两个极点的控制循环要求无论是占主导地位的极低频滚降在误 差放大器或在补偿加零。 3.补偿是通过进一步复杂化，即环增益随输入电压而变化。 电流模式控制上述的缺点是相对显著，因为，设计师们在它的介绍非常积极地考虑所有被缓解电流模式控制这种拓扑结构。如可以看到的从图2中，基本电流模式的图 控制使用振荡器只能作为一个固定频率时钟和斜坡波形被替换为从输出电感电流产生的信号。 而这种控制技术提供的优点包括以下内容： 1. 由于电感电流上升与输入电压 - 武定一个斜坡，这个波形会回应马上到线电压的变化，消除双方的延迟反应和增益变化与输入电压变化。 2. 由于误差放大器现在用命令的输出电流而不是电压，输出电感的影响被最小化现在的过滤器只提供一个单极到反馈回路（至少在感兴趣的正常区域）。这允许在可比的电压模式电路更简单补偿和更高的增益带宽。 3. 电流模式电路额外的好处包括固有的脉冲逐脉冲限流仅仅通过钳位误差放大器的命令，当多个功率单元并联共享以及提供方便的负荷。 而改进提供了电流模式令人印象深刻的是，这项技术在设计过程中还带有其独特的一套必须解决的问题。一些这些清单已概述如下：
开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激) 开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激) 主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。主回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。 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。 开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。 1. 非隔离式电路的类型： 非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。 1.1. 串联式结构 串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL 四者成串联连接的关系。 开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。 串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源 https://www.doczj.com/doc/4a9329897.html,/blog/100019740 上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。其中L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电
开关电源常用拓扑结构 开关变换器的拓扑结构是指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关器件和储能器件的不同配置。开关变换器的拓扑结构可以分为两种基本类型：非隔离型和隔离型。变换器拓扑结构是根据系统造价、性能指标和输入/输出负载特性等因素选定。 1、非隔离型开关变换器 一，Buck变换器，也称降压变换器，其输入和输出电压极性相同，输出电压总小于输入电压，数量关系为：其中Uo为输出电压，Ui为输入电压，ton为开关管一周期内的 导通时间，T为开关管的导通周期。降压变换器的电路模式如图2所示。工作原理是：在开关管VT导通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当VT关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连 续。 二，Boost变换器，也称升压变换器，其输入和输出电压极性相同，输出电压总大于输入电压，数量 关系为：。升压变换器的电路模式如图3所示。工作原理是：在VT导通时，电流通过L平波，输入电源对L充电。当VT关断时，电感L及电源向负载放电，输出电压将是输入电压加上输入电源电压，因而有升压作用。
三，Buck-Boost变换器，也称升降压变换器，其输入输出电压极性相反，既可升压又可降压，数量 关系为：。升降压变换器的电路模式如图4所示。工作原理是：在开关管VT导通时，电流流过电感L，L储存能量。在VT关断时，电感向负载放电，同时向电容充电。 四，Cuk变换器，也称串联变换器，其输入输出电压极性相反，既可升压又可降压，数量关系为： 。Cuk变换器的电路模式如图5所示。工作原理是：在开关管VT导通时， 二极管VD反偏截止，这时电感L1储能；C1的放电电流使L2储能，并向负载供电。在VT关断时，VD 正偏导通，这时输入电源和L1向C1充电；同时L2的释能电流将维持负载电流。 2、隔离型开关电源变换器 一，推挽型变换器，其变换电路模型如图6所示。工作过程为：VT1和VT2轮流导通，这样将在二次侧产生交变的脉动电流，经过VD1和VD2全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
开关电源拓扑结构
开关电源拓扑结构回顾 Lloyd H·Dixon Jr 前言 本文回顾了在开关电源中常用的三种基本电路系列即降压变换电路、升压变换电路和反激（或升降压）电路的特性，这三种电路均可以工作于电感断流或续流模式下。工作方式的选择对整体电路特性有很大的影响。所使用的控制方式也能有助于减少与拓扑和工作模式相关的问题。三种以恒频率工作的控制方法包括：直接占空比控制、电压前馈、和电流模式（双环）控制。本文还论述了三个基本电路的一些扩展，以及每种拓扑、工作模式、组合控制方法的相对优点。
一、三种基本拓扑结构： 三种基本的拓扑结构降压式，升压式，反激式如图1所示。串联式变换器（CUK）是反激式拓扑的倒置（不宜翻译为逆变，因其意思为DC－AC的变换），不作论述。这三种不同的开关电路使用了三种相同的元件：电感，晶体管（晶体管包括三极管及MOSFET）和二极管，但是使用了不同的安放方式，（输出电容是滤波元件，不是开关电路的一部分）。理论上，还有另外三种由这三种元件组成的T型结构的电路，但这三种是前面三种电路的简单镜像和在相反方向的耦合能量。 有一条在任何运行模式和控制方式下都适用于上述三种电路拓扑的原则：在稳态运行下，在每个开关周期内，电感两端的平均电压必须为零，否则平均感应电流将会改变，违反稳态前提。 三种基本电路系列的每一个在输入和输出电压、电流、占空比之间都有一个确定的关系。例如：降压调整器的功能是使输出电压V0小于输入电压V in，并和它V in有相同的极性。升压电路的作用是使V0大于V in，并且有相同的极性。反激拓扑电路的作用是使V0既可大于也可小于V in，但是两者极性相反。
开关电源拓扑结构详解 主回路——开关电源中，功率电流流经的通路。主回路一般包含了开关电源中的开 入端和负载端。 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。 开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。 1. 非隔离式电路的类型： 非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。 1.1. 串联式结构 串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。 开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。 串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。例如buck 拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源。 上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。其中L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL 转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton
把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff 把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。 在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL 由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。 对于图1-2，如果不看控制开关T和输入电压Ui，它是一个典型的反г 型滤波电路，它的作用是把脉动直流电压通过平滑滤波输出其平均值。 串联式开关电源输出电压uo的平均值Ua为： 1.2. 并联式结构 并联——在主回路中，相对于输入端而言，开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输出端负载成并联连接的关系。 开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载R靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D导通，输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后，通过续流二极管D对负载R供电，并同时对电容器C充电。
局域网的实验一 内容:几种网络拓扑结构及对比 1星型 2树型 3总线型 4环型 计算机网络的最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。计算机网络的拓扑结构就是把网络中的计算机与通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点与线组成的几何图形就就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构:分为逻辑拓扑与物理拓扑结构这里讲物理拓扑结构。总线型拓扑:就是一种基于多点连接的拓扑结构,所有的设备连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道,每台PC只要连一条线缆即可但就是它的缺点就是所有的PC不得不共享线缆,优点就是不会因为一条线路发生故障而使整个网络瘫痪。环行拓扑:把每台PC连接起来,数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地,在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台一台出错,整个网络会崩溃因为两台PC之间都有电缆,所以能获得好的性能。树型拓扑结构:把整个电缆连接成树型,树枝分层每个分至点都有一台计算机,数据依次往下传优点就是布局灵活但就是故障检测较为复杂,PC环不会影响全局。星型拓扑结构:在中心放一台中心计算机,每个臂的端点放置一台PC,所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯,除了中心机外每台PC仅有一条连接,这种结构需要大量的电缆,星型拓扑可以瞧成一层的树型结构不需要多层PC的访问权争用。星型拓扑结构在网络布线中较为常见。 编辑本段计算机网络拓扑 计算机网络的拓扑结构就是引用拓扑学中研究与大小,形状无关的点,线关系的方法。把网络中的计算机与通信设备抽象为一个点,把传输介质抽象为一条线,由点与线组成的几何图形就就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系,就是建设计算机网络的第一步,就是实现各种网络协议的基础,它对网络的性能,系统的可靠性与通信费用都有重大影响。最基本的网络拓扑结构有:环形拓扑、星形拓扑、总线拓扑三个。 1、总线拓扑结构 就是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上,结点之间按广播方式通信,一个结点发出的信息,总线上的其它结点均可“收听”到。拓扑结构 优点:结构简单、布线容易、可靠性较高,易于扩充,节点的故障不会殃及系统,就是局域网常采用的拓扑结构。缺点:所有的数据都需经过总线传送,总线成为整个网络的瓶颈;出现故障诊断较为困难。另外,由于信道共享,连接的节点不宜过多,
为了表征各种电压或电流波形的好坏，一般都是拿电压或电流的幅值、平均值、有效值、一次谐波等参量互相进行比较。在开关电源之中，电压或电流的幅值和平均值最直观，因此，我们用电压或电流的幅值与其平均值之比，称为脉动系数S;也有人用电压或电流的有效值与其平均值之比，称为波形系数K。 因此，电压和电流的脉动系数Sv、Si以及波形系数Kv、Ki分别表示为： Sv = Up/Ua ——电压脉动系数(1-84) Si = Im/Ia ——电流脉动系数(1-85) Kv =Ud/Ua ——电压波形系数(1-86) Ki = Id/Ia ——电流波形系数(1-87) 上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分别表示：电压和电流的脉动系数S，和电压和电流的波形系数K，在一般可以分清楚的情况下一般都只写字母大写S或K。脉动系数S和波形系数K都是表征电压或者电流好坏的指标，S和K的值，显然是越小越好。S和K的值越小，表示输出电压和电流越稳定，电压和电流的纹波也越小。 反激式开关电源的优点和缺点 1 反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。 2 反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。 由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下一个周期事，通过输出电压取样和调宽控制电路的作用，开关电源才开始对已经过去了的事情进行反应，即改变占空比，因此，反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差。有时，当负载电流变化的频率和相位与取样、调宽控制电路输出的电压的延时特性在相位保持一致的时候，反激式开关电源输出电压可能会产生抖动，这种情况在电视机的开关电源中最容易出现。 3 反激式开关电源变压器初级和次级线圈的漏感都比较大，开关电源变压器的工作效率低。 反激式开关电源变压器的铁芯一般需要留一定的气隙，一方面是为了防止变压器的铁芯因流过变压器的初级线圈的电流过大，容易产生磁饱和。另一方面是因为变压器的输出功率小，需要通过调整电压器的气隙和初级线圈的匝数，来调整变压器初级线圈的电感量的大小。因此，反激式开关电源变压器初级和次级
开关电源各种拓扑集锦 Jankywolf 2006-4-11 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。
看电压或电流波形的好坏，工程师通常会用其幅值、平均值、有效值、一次谐波等参量互相进行比较，其中幅值和平均值最为直观，因此，电压或电流的幅值与其平均值之比被称为脉动系数S，也有人用电压或电流的有效值与其平均值之比，则称为波形系数K。小编在本文中就将盘点开关电源拓扑结构的优缺点，让它们尽在你的掌握之中。 首先先列出电压和电流的脉动系数Sv、Si以及波形系数Kv、Ki的表示：Sv=Up/Ua——电压脉动系数 (1) Si=Im/Ia——电流脉动系数 (2) Kv=Ud/Ua——电压波形系数 (3) Ki=Id/Ia——电流波形系数 (4) 上面4式中，Sv、Si、Kv、Ki分别表示：电压和电流的脉动系数S，和电压和电流的波形系数K，在一般可以分清楚的情况下一般都只写字母大写S或K。脉动系数S和波形系数K都是表征电压或者电流好坏的指标，S和K的值，显然是越小越好。S和K的值越小，表示输出电压和电流越稳定，电压和电流的纹波也越小。 反激式开关电源的优点和缺点： (1)反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差 反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出，仅在控制开关关断期间才把存储能量转化为反电动势向负载提供输出，但控制开关的占空比为0.5时，变压器次级线圈输出的电压的平均值约等于电压最大值的的二分之一，而流过负载的电流正好等于变压器次级线圈最大电流的四分之一。即电压脉动系数等于2，电流脉动系数等于4。反激式开关电源的电压脉动系数，和正激式开关电源的脉动系数基本相同，但是电流的脉动系数是正激式开关电源的电流脉动系数的两倍。由此可知，反激式开关电源的电压和电流的输出特性要比正激式开关电源的差。特别是，反激式开关电源使用的时候，为了防止电源开关管过压击，起占空比一般都小于0.5，此时，流过变压器次级线圈的电流会出现断续，电压和电流的脉动系数都会增加，其电压和电流的输出特性将会变得更差。 (2)反激式开关电源的瞬态控制特性相对来说比较差 由于反激式开关电源仅在开关关断期间才向负载提供能量输出，当负载电流出现变化时，开关电源不能立即对输出电压或电流产生反应，而需要等到下
开关电源拓扑六种基本DC/DC变换器拓扑: 1、Buck 2、Boost 3、Buck-Boost 4、CUK 5、Zeta 6、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
电源设计之拓扑结构 单端反激变换器 1、电路拓扑图 2、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Q开通时Np 储存能量，开关管Q关断时Np向Ns释放能量。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，变压器初级需有Cr、Rr和Dr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。并且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。 3、变压器计算 单端反激式变压器设计的方法较多，但对于反激式设计来说最难的也就是变压器的设计和调整。一般须视具体工作状态而定，这里我结合自己的调试经验介绍一种快捷的近似计算方法。反激变换器可工作于电流连续模式(CCM)和电流断续模式(DCM)，同样输出功率时，工作于电流断续模式具有较大的峰值电流，此时开关晶体管、整流二极管、变压器和电容上损耗会增加，所以一般效率较低，工作于电流连续模式下，效率较高，但输出二极管反向恢复时易引起振荡和噪声；另外，工作于电流断续模式时，由于变压器电感量较小，体积可以做得小一些，而工作于电流连续模式，变压器体积一般会较大。变压器参数的选取应结合整个电路设计和实际应用情况，在最初的设计中，为取得比较适中的性能，可考虑使电路工作于电流临界连续状态。
反激式变压器的设计可分为以下几个步骤： a、初选磁芯型号。 b、确定初级电感量。 c、确定初级峰值电流。 d、确定初级线圈匝数和气隙。 e、计算并调整初、次级匝数。 f、计算并确定导线线径 g、校核窗口面积和最大磁感性强度 ★ 初选磁芯型号 反激变压器的体积主要决定于传递功率的大小，可依据经验或磁芯厂家手册中提供的速选图表，初选一磁芯型号代入以后的步骤进行计算。 ★ 确定初级电感量 若考虑低端满载时，电路工作于电流临界连续状态，此时初级电感量计算公式如下： L1=(Vinmin×Dmax)∧2/(2×f×Po) (Vinmin为输入电压最小值，Dmax为设定的最大占空比，f为开关频率，P0为输出功率。)增大L1取值时，电路开始工作于电流连续模式，原边电感量的选择可在L1计算值基础上，视具体情况作调整。 ★ 确定初级峰值电流 设计时仍应考虑低端满载的情况。 电路工作于电流不连续或临界连续时，初级峰值电流 I1max=2×Po/(Vinmin×h×Dmax)(h为预测效率值) 电路工作于电流连续模式时，初级峰值电流： I1max=2×Po/(Vinmin×h×Dmax)＋(2×Vinmin×T×Dmax)/L1 ★ 确定初级峰值电流确定初级线圈匝数和气隙 首先作出两点假设： a、由于磁芯开气隙后剩磁Br减小很多，认为Br＝0。 b、 由于气隙磁阻远大于磁路其他部分磁阻，认为磁势全部降于气
开关电源三大基本拓扑 1、摘要 开关电源已经深入到国民经济的各个行业当中，设计师或是自行设计电源或是购买电源模块，但是这些电源都离不开电源的各种电路拓扑。本文先介绍了开关电源的三大基础拓扑：Buck、Boost、Buck-Boost，并就这三者拓扑之间进行了简单地组合，得到了非常巧妙的电路，例如：正负输出电源、双向电源等，能够满足诸如运放供电、电池充放电等某些特殊的需求。 2、开关电源基础拓扑 开关电源三大基础拓扑为：Buck、Boost、Buck-Boost，大部分开关电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式，下面以电感连续模式进行简单介绍。 2.1Buck降压型 Buck降压型电路拓扑，有时又称为Step-down电路，其典型的电路结构如下图1所示： Buck电路的工作原理为： 当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时候，忽略MOS管的导通压降，等效如图2，电感电流呈线性上升，MOS导通时电感正向伏秒为：
当PWM驱动低电平的时候，MOS管截止，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管电压），给输出负载供电，此时电感电流下降，如下图3所示，MOS截止时电感反向伏秒为： D为占空比，0 2.2Boost升压型 Boost升压型电路拓扑，有时又称为step-up电路，其典型的电路结构如下图4所示： 同样地，根据Buck电路的分析方式，Boost电路的工作原理为：
2.3Buck-Boost极性反转升降压型 Buck-Boost电路拓扑，有时又称为Inverting，其典型的电路结构如下图5所示： 同样地，根据Buck电路的分析方式，Buck-Boost电路的工作原理为： 3、Buck与Buck-Boost组合 金升阳K78系列的产品采用了Buck降压型的电路结构进行设计，是LM78XX系列三端线性稳压器的理想替代品，效率最高可达96%，不需要额外增加散热片，同时还兼有短路保护和过热保护，值得说明的是它能够完美支持负输出。 上面提到金升阳K78系列产品可以支持负输出，这是怎么做到的呢？ 从上面Buck电路以及Buck-Boost电路结构原理来看，主要的区别是两者二极管与功率电感的位置互换。因此，若将Buck电路的输出Vo引脚接成输入的GND，而之前的输入GND 就变成了负电压输出了，即变成了Buck-Boost的电路结构。对应到金升阳K78xx-500R2系列的产品就变成了如下图6所示的负输出。
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。 7、Two-Transistor Forward双晶体管正激
电源常用拓扑结构特点及波形基本名词 电源常见的拓扑结构 ■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 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： 1、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。 2、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)。 3、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。 4、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。 5、Forward正激
开关电源几种拓扑结构的工作细节 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 1、Buck-降压调整器-连续导电 ■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)。
2、Buck-降压调整器-临界导电 ■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。 3、Buck-降压调整器-不连续导电 ■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)。 4、Boost升压调整器 ■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： 在本例中，Vin = 5, Vout = 15, and D = 2/3. Vout = 15，D = 2/3.
5、变压器工作（包括初级电感的作用） ■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 ■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。 6、Forward 正激变换变压器 ■初级电感很高，因为无需存储能量。
各类电源拓扑结构分析 一．非隔离型开关变换器 1. 降压变换器（Buck ）：输入输出极性相同。 由于稳态时，电感充放电伏、秒积相等，因此，输入输出电压关系为： (Ui-Uo)*ton=Uo*toff => Uo/Ui=ton/(ton+toff)=Δ => Uo/Ui=Δ(占空比)。 Chart 1: buck circuit topology 在S 导通时，输入电源通过L 和C 滤波后向负载端提供电流；当S 断开后，L 通过二极管续流，保持负载电流连续。输出电压因为占空比的作用，不会超过输入电源电压。 2. 升压变换器（Boost ）：输入输出极性相同。 利用同样的方法，根据稳态时电感L 的充放电伏、秒积相等的原理，推导出输入输出电压关系为：Uo/Ui=1/(1-Δ)。 Chart 2: boost circuit topology 开关管S 和负载构成并联，在S 导通时，电流通过L 滤波，电源对L 充电。当S 断开时，L 向负载及电源放电，输出电压将是Ui+U L ，达到升压的目的。 3. 逆向变换器（Boost-Buck ）： 升、降压斩波器，输入输出极性相反，电感传输能量。 电压关系：Uo/Ui= -Δ/(1-Δ) Uo I S I VD I L I C I Ui Uo I D S I D D L C I D
Chart 3: boost-buck circuit topology 在S 导通时，输入电源仅对电感L 充电；当S 断开时，再通过电感对负载放电来实现电源传输。所以，这里的L 用于传输能量。 4. 丘克变换器（Cuk ）： 升、降压斩波器，输入输出极性相反，电容传输能量。 电压关系：Uo/Ui= -Δ/(1-Δ)。 Chart 4: cuk circuit topology 在S 导通时，Ui 对L1充电。当S 断开时，Ui+L1通过D 对C1进行充电。再当S 导通时，D 关断，L1继续充电，C1通过L2、C2滤波对负载放电。所以，这里的C1用于传输能量。 N2 C1 T C2 L2 R Uo D L1 S Ui Ui Uo S D C L
反激式开关电源电路图讲解 一，先分类 开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下： 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求) 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 2000W以上全桥 二，重点 在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善) 今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图! 三，画框图 一般来说，总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。开关电源的电路包括以下几个主要组成部分，如图1 图1，反激开关电源框图
四，原理图 图2是反激式开关电源的原理图，就是在图1框图的基础上，对各个部分进行详细的设计，当然，这些设计都是按照一定步骤进行的。下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。 图2 典型反激开关电源原理图 五，保险管 图3 保险管 先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。 作用：安全防护。在电源出现异常时，为了保护核心器件不受到损坏。 技术参数：额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。 分类：快断、慢断、常规 计算公式：其中：Po：输出功率 η效率：(设计的评估值)
Vinmin ：最小的输入电压 2：为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。 0.98： PF值 六，NTC和MOV NTC 热敏电阻的位置如图4。 图4 NTC热敏电阻 图4中的RT为NTC，电阻值随温度升高而降低,抑制开机时产生的浪涌电压形成的浪涌电流。 图4中RV为MOV压敏电阻，压敏电阻是一种限压型保护器件,过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪、保护半导体元器件等 七，XY电容 图5 X和Y电容 如图X电容，Y电容。根据IEC 60384-14,安规电容器分为X电容及Y电容:1. X电容是指跨与L-N 之间的电容器, 2. Y电容是指跨与L-G/N-G之间的电容器。
九个最有用的电源拓扑结构图 2010-08-08 15:00 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80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80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。Caltech的论文提出了超过300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VRM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。 1. 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1（b）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。这提供了效率优势。但要注意，当使用分立式元件时，避免两个开关的重叠是必不可少的。 或许降压式转换器比其他任何转换器更多。它们形了微处理器电源的基础，可提供超过100A给负载。现代设计技术将总负载分成较小的块，使用若干并联降压式转换器。这将导致在最后的电源系统中它可以更快转换。它还更小和更有效。
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。
开关电源主回路拓扑结构概述_电源技术概要㈣ 主回路——开关电源中，功率电流流经的通路。主回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。 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。 开关电源主回路可以分为隔离史与非隔离式两大类型。 一、非隔离式电路的类型： 非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。 1、串联式结构 串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。 开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。 串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。 2、并联式结构 并联——在主回路中，相对于输入端而言，开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输出端负载成并联连接的关系。
开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载R靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D导通，输入端电源电压与电感器L中的自感电动势正向叠加后，通过续流二极管D对负载R供电，并同时对电容器C充电。 由此可见，并联式结构中，可以获得高于输入电压的输出电压，因此为升压式变换。并且为了获得连续的负载电流，并联结构比串联结果对输出滤波电容C的容量有更高的要求。 3、极性反转型变换器结构 极性反转——输出电压与输入电压的极性相反。电路的基本结构特征是：在主回路中，相对于输入端而言，电感器L与负载成并联。 开关管T交替工作于通/断两种状态，工作过程与并联式结构相似，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T对电感器L充电，同时续流二极管D关断，负载RL靠电容器存储的电能供电；当开关管T关断时，续流二极管D导通，电感器L中的自感电动势通过续流二极管D对负载RL供电，并同时对电容器C充电；由于续流二极管D的反向极性，使输出端获得相反极性的电压输出。 二、隔离式电路的类型：