1、基本名詞

　　常見的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　■Buck降壓

　　■Boost升壓

　　■Buck-Boost降壓-升壓

　　■Flyback反激

　　■Forward正激

　　■Two-Transistor Forward雙晶體管正激

　　■Push-Pull推挽

　　■Half Bridge半橋

　　■Full Bridge全橋

　　■SEPIC

　　■C’uk

　　基本的脈沖寬度調(diào)制波形

　　這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都與開關(guān)式電路有關(guān)。

　　基本的脈沖寬度調(diào)制波形定義如下：

　　2、Buck降壓

　　特點

　　■把輸入降至一個較低的電壓。

　　■可能是最簡單的電路。

　　■電感/電容濾波器濾平開關(guān)后的方波。

　　■輸出總是小于或等于輸入。

　　■輸入電流不連續(xù) (斬波)。

　　■輸出電流平滑。

　　3、Boost升壓

　　特點

　　■把輸入升至一個較高的電壓。

　　■與降壓一樣，但重新安排了電感、開關(guān)和二極管。

　　■輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管的正向壓降)。

　　■輸入電流平滑。

　　■輸出電流不連續(xù) (斬波)。

　　4、Buck-Boost降壓-升壓

　　特點

　　■電感、開關(guān)和二極管的另一種安排方法。

　　■結(jié)合了降壓和升壓電路的缺點。

　　■輸入電流不連續(xù) (斬波)。

　　■輸出電流也不連續(xù) (斬波)。

　　■輸出總是與輸入反向 (注意電容的極性)，但是幅度可以小于或大于輸入。

　　■“反激”變換器實際是降壓-升壓電路隔離(變壓器耦合)形式。

　　5、Flyback反激

　　特點

　　■如降壓-升壓電路一樣工作，但是電感有兩個繞組，而且同時作為變壓器和電感。

　　■輸出可以為正或為負(fù)，由線圈和二極管的極性決定。

　　■輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，由變壓器的匝數(shù)比決定。

　　■這是隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中最簡單的

　　■增加次級繞組和電路可以得到多個輸出。

　　6、Forward正激

　　特點

　　■降壓電路的變壓器耦合形式。

　　■不連續(xù)的輸入電流，平滑的輸出電流。

　　■因為采用變壓器，輸出可以大于或小于輸入，可以是任何極性。

　　■增加次級繞組和電路可以獲得多個輸出。

　　■在每個開關(guān)周期中必須對變壓器磁芯去磁。常用的做法是增加一個與初級繞組匝數(shù)相同的繞組。

　　■在開關(guān)接通階段存儲在初級電感中的能量，在開關(guān)斷開階段通過另外的繞組和二極管釋放。

　　7、Two-Transistor Forward雙晶體管正激

　　特點

　　■兩個開關(guān)同時工作。

　　■開關(guān)斷開時，存儲在變壓器中的能量使初級的極性反向，使二極管導(dǎo)通。

　　■主要優(yōu)點：

　　■每個開關(guān)上的電壓永遠(yuǎn)不會超過輸入電壓。

　　■無需對繞組磁道復(fù)位。

　　8、Push-Pull推挽

　　特點

　　■開關(guān)(FET)的驅(qū)動不同相，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)以調(diào)節(jié)輸出電壓。

　　■良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。

　　■全波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。

　　■施加在FET上的電壓是輸入電壓的兩倍。

　　9、Half-Bridge半橋

　　特點

　　■較高功率變換器極為常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　■開關(guān)(FET)的驅(qū)動不同相，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)以調(diào)節(jié)輸出電壓。

　　■良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。而且初級繞組的利用率優(yōu)于推挽電路。

　　■全波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。

　　■施加在FET上的電壓與輸入電壓相等。

　　10、Full-Bridge全橋

　　特點

　　■較高功率變換器最為常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　■開關(guān)(FET)以對角對的形式驅(qū)動，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)以調(diào)節(jié)輸出電壓。

　　■良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。

　　■全波拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。

　　■施加在 FETs上的電壓與輸入電壓相等。

　　■在給定的功率下，初級電流是半橋的一半。

　　11、SEPIC單端初級電感變換器

　　特點

　　■輸出電壓可以大于或小于輸入電壓。

　　■與升壓電路一樣，輸入電流平滑，但是輸出電流不連續(xù)。

　　■能量通過電容從輸入傳輸至輸出。

　　■需要兩個電感。

　　12、C’uk(Slobodan C’uk的專利)

　　特點

　　■輸出反相

　　■輸出電壓的幅度可以大于或小于輸入。

　　■輸入電流和輸出電流都是平滑的。

　　■能量通過電容從輸入傳輸至輸出。

　　■需要兩個電感。

　　■電感可以耦合獲得零紋波電感電流。

　　13、電路工作的細(xì)節(jié)

　　下面講解幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作細(xì)節(jié)

　　■降壓調(diào)整器：

　　連續(xù)導(dǎo)電

　　臨界導(dǎo)電

　　不連續(xù)導(dǎo)電

　　■升壓調(diào)整器 (連續(xù)導(dǎo)電)

　　■變壓器工作

　　■反激變壓器

　　■正激變壓器

　　14、Buck-降壓調(diào)整器-連續(xù)導(dǎo)電

　　■電感電流連續(xù)。

　　■Vout 是其輸入電壓 (V1)的均值。

　　■輸出電壓為輸入電壓乘以開關(guān)的負(fù)荷比 (D)。

　　■接通時，電感電流從電池流出。

　　■開關(guān)斷開時電流流過二極管。

　　■忽略開關(guān)和電感中的損耗, D與負(fù)載電流無關(guān)。

　　■降壓調(diào)整器和其派生電路的特征是：

　　輸入電流不連續(xù) (斬波), 輸出電流連續(xù) (平滑)。

　　15、Buck-降壓調(diào)整器-臨界導(dǎo)電

　　■電感電流仍然是連續(xù)的，只是當(dāng)開關(guān)再次接通時 “達(dá)到”零。

　　這被稱為 “臨界導(dǎo)電”。

　　輸出電壓仍等于輸入電壓乘以D。

　　16、Buck-降壓調(diào)整器-不連續(xù)導(dǎo)電

　　■在這種情況下，電感中的電流在每個周期的一段時間中為零。

　　■輸出電壓仍然 (始終)是 v1的平均值。

　　■輸出電壓不是輸入電壓乘以開關(guān)的負(fù)荷比 (D)。

　　■當(dāng)負(fù)載電流低于臨界值時,D隨著負(fù)載電流而變化(而Vout保持不變)。

　　17、Boost升壓調(diào)整器

　　■輸出電壓始終大于(或等于)輸入電壓。

　　■輸入電流連續(xù)，輸出電流不連續(xù)(與降壓調(diào)整器相反)。

　　■輸出電壓與負(fù)荷比(D)之間的關(guān)系不如在降壓調(diào)整器中那么簡單。在連續(xù)導(dǎo)電的情況下：

　　在本例中，Vin = 5,

　　Vout = 15, and D = 2/3.

　　Vout = 15，D = 2/3.

　　18、變壓器工作(包括初級電感的作用)

　　■變壓器看作理想變壓器，它的初級(磁化)電感與初級并聯(lián)。

　　19、反激變壓器

　　■此處初級電感很低，用于確定峰值電流和存儲的能量。當(dāng)初級開關(guān)斷開時，能量傳送到次級。

　　20、Forward 正激變換變壓器

　　■初級電感很高，因為無需存儲能量。

　　■磁化電流 (i1) 流入 “磁化電感”，使磁芯在初級開關(guān)斷開后去磁 (電壓反向)。

　　21、總結(jié)

　　■此處回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　■還有許多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但大多是此處所述拓?fù)涞慕M合或變形。

　　■每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包含獨特的設(shè)計權(quán)衡：

　　施加在開關(guān)上的電壓

　　斬波和平滑輸入輸出電流

　　繞組的利用率

　　■選擇最佳的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要研究：

　　輸入和輸出電壓范圍

　　電流范圍

　　成本和性能、大小和重量之比