開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和進(jìn)化

開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和進(jìn)化一、概述直流變換器按輸入與輸出是否有電氣隔離可分為兩類：沒有電氣隔離的稱為非隔離的直流變換器，有電氣隔離的稱為隔離的直流變換器。非隔離電源基本的非隔離開關(guān)電源拓?fù)渲饕辛N，即降壓變換器(buck)，升壓變換器(boost)，升降壓變換器(buck-boost)，Cuk變換器，Zeta變換器和Sepic變換器等。在這六種變換器中，降壓式變換器和升壓式變換器是最基礎(chǔ)的，另外四種是從中進(jìn)化衍生而來。隔離電源隔離的直流變換器按有源功率器件的數(shù)量來分類。單管的有正激式(Forward)和反激式(Flyback)兩種；雙管的有雙管正激(DoubleTransistorForwardConvert)、雙管反激(DoubleTransistorFlybackConverter)、推挽(Push-pullConverter)和半橋(Half-bridgeConvert)等四種；四管的直流變換器就只有全橋直流變換器(FullBridgeConvert)o很多人尤其是開關(guān)電源的初學(xué)者，常常被上述林林總總的開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)給弄的暈頭轉(zhuǎn)向，不了解不同拓?fù)渲g的關(guān)系。其實(shí)各種隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)全部是由非隔離拓?fù)溲莼鴣?，通過對它們進(jìn)行分類、了解演化關(guān)系，可以極大的簡化我們對開關(guān)電源的學(xué)習(xí)，深入了解各種拓?fù)涞奶攸c(diǎn)3常見DC/DC電源變換器的拓?fù)漕愋统Ｒ奃C/DC電源變換器的拓?fù)漕愋鸵姳??表3所列。表中給出不同的電路結(jié)構(gòu)，同時也給出相應(yīng)的電壓及電流波形（設(shè)相關(guān)的電感電流為連續(xù)工作方式）°PWM表示脈寬調(diào)制波形，U1為直流輸入電壓，UDS為功率兀關(guān)管SKMOSFFT）的漏一源極電壓。ID1為S1的漏極電流。IF1為D1的工作電流，U0為輸出電壓，IL為負(fù)載電流。T為周期，t為UO呈高電平（或低電平）的時問及開關(guān)導(dǎo)通時間，D為占空比，有關(guān)系式：D=t/T。C1、C2均為輸入端濾波電容，CO為輸出端濾波電容，L1、L2為電感。金換熱關(guān)型Uurk（W/I；A）lkMM（升fK武）Kurk-Koin.1（WMQ升版式.含鍬件反轉(zhuǎn)式.即Inverting式）SKPIC（年端次側(cè)電$式）馮］，年心<*IX電路n構(gòu)勺汗押想的"v'n—_T9Ji-'.,〃一f"傳淺函或t/i7U.TtI，“7-r1-0f|-〃燦火漏極電浪hj—匕〉'A?41"，，'、J"K,;?極電JkS土L.p^L..UzUl&輸出二眼tr1的電流/”.（i~〃n/h-Ai/hwA?輸出湛忤的反向電麻“mWln\-lo?IwieawiM/iM；PUM電JK及

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人LTQLttwLUUznrmArLTi4i_T主費(fèi)特點(diǎn)〃必戲us川卜電池供電的使攜式說備ixyiM：控耕器的代他產(chǎn)制MAX758ALM25782596I.M2578/25WAPI50I/I5O7/I509M；\X77（y7731CC38OOTZ7Ul；l*CM4lIC3572TZ7SSIICC3MX）LCC38C42TZI130a2奇尼反E式或正1?式ixyix:電耳安株2Switflic'ih(>n%anlAc-lixcClavn[>Htnuinlfm(正皿)g/r關(guān)證激式)(，岫位，頃式)blylMick（反激式.亦你【"】打式〉（村絨電流為不逐續(xù)方式）理.也的'7—CiVlU.iU"Z?T-畏〃?、??MA..T=V"Arf/(>*.iGM7*二冷D?rM大汨成屯彼*?p"/<??>i,》=l、y”,i'—=(X)/o漏t及電斥Ub"冬</<?八「uqu.gUc輸山.極管上的也流心.,>!=/.?//M.J)LTD輸出二極管的反向電壓Um=Uq棗U.M如二〃『冬〃，N.電路結(jié)構(gòu)pwm電m及電流波形心出I_IIIU4_/I/Lf-U4m4^—aL>K>x_><\?—-Ji」LJl_JL<.HfW，4ri_n_r|d弓5凸Ez，pJ_JLJ「

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與其優(yōu)點(diǎn)一樣，推挽拓?fù)涞娜秉c(diǎn)一樣非常鮮明。與正激拓?fù)湟粯?，由于每個開關(guān)管在關(guān)斷期間承受的電壓為兩倍輸入電壓（不包括因開關(guān)管通斷與寄生參數(shù)造成的開關(guān)尖峰），推挽拓?fù)洳贿m用于輸入電壓較高的場合。3.反激變換器(FlybackConverter)前面講到的幾種變換器，除boost夕卜，都是在開關(guān)管導(dǎo)通時將能量傳遞到負(fù)載端。這里要講的反激變換器則不同，在反激拓?fù)渲?，開關(guān)管導(dǎo)通時，變壓器存儲能量，負(fù)載電流由輸出濾波電容提供;開關(guān)管關(guān)斷時，變壓器將存儲的能量傳遞到負(fù)載，并給輸出電容充電來補(bǔ)償開關(guān)管導(dǎo)通期間輸出電容放電消耗的能量。反激拓?fù)湓诟唠妷骸⑿」β实膽?yīng)用專用（電壓不大于5000V，功率幾十瓦），如果輸入電壓較高，初級電流適當(dāng)，反派拓?fù)淇梢杂迷谳敵龉β矢哌_(dá)150W的電源中。它最大的優(yōu)點(diǎn)在于不需要接buck類拓?fù)涠夹枰妮敵鲭姼?，使反激變換器結(jié)構(gòu)簡化、體積減小、成本降低。所謂反激式變壓器開關(guān)電源，是指當(dāng)變壓器的初級線圈正好被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈沒有向負(fù)載提供功率輸出而僅在變壓器初級線圈的激勵電壓被關(guān)斷后才向負(fù)載提供功率輸出，這種變壓器開關(guān)電源稱為反激式開關(guān)電源。反激式電路與正激式電路相反，脈沖變壓器的原/付邊相位關(guān)系，確保當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通，驅(qū)動脈沖變壓器原邊時，變壓器付邊不對負(fù)載供電，即原/付邊交錯通斷。脈沖變壓器磁能被積累的問題容易解決，但是，由于變壓器存在漏感，將在原邊形成電壓尖峰，可能擊穿開關(guān)器件，需要設(shè)置電壓鉗位電路予以保護(hù)D3、N3構(gòu)成的回路。從電路原理圖上看，反激式與正激式很相象，表面上只是變壓器同名端的區(qū)別，但電路的工作方式不同，D3、N3的作用也不同。DIl—*o單端正激式開夫電源主回路單端正激式開夫電源主回路反激式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓為：(1-110)式中，Uo為反激式變壓器開關(guān)電源的輸出電壓，Ui變壓器初級線圈輸入電壓，D為控制開關(guān)的占空比，n為變壓器次級線圈與初級線圈的匝數(shù)比。2.3.推挽Pushpull(變壓器中心抽頭)式這種電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：對稱性結(jié)