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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：李**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：天津 上傳時(shí)間：2023-10-24 格式：DOCX 頁數(shù)：10 大小：143.04KB 積分：15 舉報(bào) 版權(quán)申訴

拓?fù)鋵W(xué)的英文名是Topology,直譯是地志學(xué)，也就是和研究地形、地貌相類似的有關(guān)學(xué)科。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，但是這種幾何學(xué)又和通常的平面幾何、立體幾何不同。通常的平面幾何或立體幾何研究的對象是點(diǎn)、線、面之間的位置關(guān)系以及它們的度量性質(zhì)。拓?fù)鋵W(xué)對于研究對象的長短、大小面積、體積等度量性質(zhì)和數(shù)量關(guān)系都無關(guān)。即不考慮圖形的大小形狀，僅考慮點(diǎn)和線的個(gè)數(shù)。實(shí)質(zhì)上拓?fù)鋵W(xué)(TOPOLOGY)是一種研究與大小、距離無關(guān)的幾何圖形特性的方法。電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是指電路中節(jié)點(diǎn)、支路、回路的數(shù)量，這些都反映了電路中各部分連接的實(shí)質(zhì)狀況。同一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以畫成幾何形狀不同的電路圖拓?fù)潆娐贩浅＿m用于DC-DC變換器。每種拓?fù)涠加衅渥陨淼奶攸c(diǎn)和適用場合。因此，要恰當(dāng)選擇拓?fù)?，熟悉各種不同拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)及適用范圍是非常重要的。DC/DC電源變換器的拓?fù)漕愋椭饕幸韵?3種：BuckConverter降壓式變換器；BoostConyerter升壓式變換器；⑶Buck—BoostConverter降壓/升壓式變換器，含極性反轉(zhuǎn)(Inverting)式變換器；CukConverter升壓，升壓串聯(lián)式變換器；SEPIC(SingleEndedPdimaryInductorConverter)單端一次側(cè)電感式變換器；F1ybackConverter反激式(亦稱回掃式)變換器；EorwardConverter正激式變換器：DoubleSwitchesForwardConverter雙開關(guān)正激式變換器；ActiveClampForwardConverter有源箝位(0)HalfBridgeConverter半橋式變換器；FullBridgeConverter全橋式變換器；Push—pallConvener推挽式變換器：PhaseShiftSwitchingZVT(PhaseShiftSwitchingZeroVoltageTransition)移相式零電壓開關(guān)變換器。開關(guān)電源(直流變換器)的類型很多，在研究開發(fā)或者維修電源系統(tǒng)時(shí)，全面了解開關(guān)電源主回路的各種基本類型，以及工作原理，具有極其重要的意義。開關(guān)電源拓?fù)渲骰芈返慕M成：主回路(開關(guān)電源中，功率電流流經(jīng)的通路)一般包含了開關(guān)電源中的開關(guān)器件、儲(chǔ)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(fù)載端。一、常見電源拓?fù)浣榻B。1、BuckConverter降壓式變換器。如圖1圖1BUCK降壓拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、把輸入降至一較低電壓。b、輸出總是小于或等于輸入。

。、輸入電流不連續(xù)（斬波）。d、 輸出電流平滑。e、 電感/電容濾波器濾平開關(guān)后的方波。2、BoostConyerter升壓式變換器。如圖2、圖2 BOOST升壓拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、把輸入電壓升至一較高電壓。b、 與降壓所用器件一樣，只是重新安排了電感、二極管、開關(guān)的位置。c、 輸出總是大于或等于輸入（忽略二極管的正向壓降）。?輸入電流平滑。e、輸出電流不連續(xù)（斬波）。3、Buck—BoostConverter降壓/升壓式變換器，含極性反轉(zhuǎn)（Inverting）式變換器；如圖3Buck-Boost降壓?升壓ILoad負(fù)載ILoad負(fù)載(R)圖3反相性開關(guān)變換拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、電感、開關(guān)、二極管的另一種安排方案。4輸入電流不連續(xù)（斬波），輸出電流也不連續(xù)（斬波）。c、輸出總是和輸入反相，但是幅度可以小于和大于輸入。4、FlybackConverter反激式（亦稱回掃式）變換器。如圖4Flyback反激VlnILoudCH)Vault圖Flyback反激VlnILoudCH)Vault圖4反激式拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、“反激”變換器實(shí)際上是降壓一升壓電路隔離（變壓器耦合）形式。b、 如降壓一升壓一樣工作，但電感有兩個(gè)繞組，而且同時(shí)作為變壓器和電感。c、 輸出可以為正，也可以為負(fù)，由線圈和二極管的極性決定。d、 輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，由變壓器的匝數(shù)決定。e、 這是隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中最簡單的電路。f、 增加次級繞組和電路可以得到多個(gè)輸出。5、EorwardConverter正激式變換器。如圖5Forward,DVout= Vin,DVout= VinLoad(H)負(fù)載圖5正激式拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、降壓電路的變壓器耦合形式。b、 不連續(xù)的輸入電流，平滑的輸出電流。c、 由于采用變壓器，輸出可大于或小于輸入，可以是任何極性。d、 增加繞組和電路可以有多路輸出。e、 每個(gè)開關(guān)周期中必須對磁芯去磁，通常的做法是增加一個(gè)和初級繞組匝數(shù)相同的繞組，在開關(guān)接通階段存儲(chǔ)在初級繞組中的能量，在開關(guān)斷開階段通過另一個(gè)繞組和二極管泄放。6、DoubleSwitchesForwardConverter雙開關(guān)正激式變換器。如圖6雙晶體管止激雙晶體管止激圖6雙正激式拓?fù)渥儞Q特點(diǎn)：a、兩個(gè)開關(guān)同時(shí)工作。b、 開關(guān)斷開時(shí)，存儲(chǔ)在變壓器中的能量使初級的極性反向，使二極管導(dǎo)通。c、 每個(gè)開關(guān)上的電壓永遠(yuǎn)不會(huì)超過輸入電壓。d、 無需對繞組磁通復(fù)位。7、Push—pallConvener推挽式變換器。如圖7

圖7推挽式拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、開關(guān)（FET）的驅(qū)動(dòng)不同相，進(jìn)行PWM調(diào)制以調(diào)節(jié)輸出電壓。b、 良好的變壓器磁芯利用率，在兩個(gè)半周期中都傳輸功率。c、 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。d、 施加到FET的電壓是輸入電壓的兩倍。8、HalfBridgeConverter半橋式變換器。如圖8Half-Bridge圖8半橋式拓?fù)渥儞Q特點(diǎn)：a、較高功率變換器極為常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。b、 開關(guān)（FET）的驅(qū)動(dòng)不同相，進(jìn)行PWM調(diào)制以調(diào)節(jié)輸出電壓。c、 良好的變壓器磁芯利用率，在兩個(gè)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。d、 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。e、 施加在FET的電壓與輸入電壓相等。9FullBridgeConverter全橋式變換器.如圖9Full-Bridge全橋Full-Bridge全橋/——M-I—1 1―I—二―I_f1 _L 上魚規(guī)3C 丁 w間圖9全橋式拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、較高功率變換器最為常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。b、 開關(guān)(FET)以對角對的形式驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制以調(diào)整輸出電壓。c、 良好的變壓器磁芯利用率，在兩個(gè)半周期中都傳輸功率。d、 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。e、 施加在FET上的電壓與輸入電壓相等。f、 在給定的條件下，初級電流是半橋的一半。10、SEPIC(SingleEndedPdimaryInductorConverter)單端一次側(cè)電感式變換器。如圖10SEPIC(Single-Ei^2@4PrimaryIncluctorConverter)［甲瑚初級II!感變換器JVout-—Vin

D'如圖10單端初級電感式變換拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、輸出電壓可以大于或小于輸入電壓。b、 與升壓電路一樣，輸入電流平滑，但輸出電流不連續(xù)。c、 能量通過電容從輸入傳至輸出。d、 需要兩個(gè)電感。11、CukConverter升壓，升壓串聯(lián)式變換器.如圖11Cvuk(BySlobodanC'tiK)(Slobodah專利)圖11CUK拓?fù)涮攸c(diǎn)：a、輸出與輸入反相。b、輸出電壓幅度可以大于或小于輸入電壓。。、輸入、輸出電流都是平滑的。d、 能量通過電容從輸入傳至輸出。e、 需要兩個(gè)電感，電感可以耦合獲得零紋波電感電流。二、DC-DC開關(guān)電源拓?fù)涞姆诸?。根?jù)主其回路可以分為隔離式與非隔離式兩大類型。非隔離式電路的類型：非隔離——輸入端與輸出端電氣相通，沒有隔離。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)。串聯(lián)——在主回路中開關(guān)器件與輸入端、輸出端、電感器L、負(fù)載RL四者成串聯(lián)連接的關(guān)系。開關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時(shí)，輸入端電源通過開關(guān)管T及電感器L對負(fù)載供電，并同時(shí)對電感器L充電，當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時(shí)，電感器L中的反向電動(dòng)勢使續(xù)流二極管D自動(dòng)導(dǎo)通，電感器L中儲(chǔ)存的能量通過續(xù)流二極管D形成的回路，對負(fù)載R繼續(xù)供電，從而保證了負(fù)載端獲得連續(xù)的電流。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，只能獲得低于輸入電壓的輸出電壓，因此為降壓式變換。例如buck拓?fù)湫烷_關(guān)電源就是屬于串聯(lián)式的開關(guān)電源。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)。并聯(lián)——在主回路中，相對于輸入端而言，開關(guān)器件與輸出端負(fù)載成并聯(lián)連接的關(guān)系。開關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時(shí)，輸入端電源通過開關(guān)管T對電感器L充電，同時(shí)續(xù)流二極管D關(guān)斷，負(fù)載R靠電容器存儲(chǔ)的電能供電；當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，輸入端電源電壓與電感器L中的自感電動(dòng)勢正向疊加后，通過續(xù)流二極管D對負(fù)載R供電，并同時(shí)對電容器C充電。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，可以獲得高于輸入電壓的輸出電壓，因此為升壓式變換。并且為了獲得連續(xù)的負(fù)載電流，并聯(lián)結(jié)構(gòu)比串聯(lián)結(jié)果對輸出濾波電容C的容量有更高的要求。例如boots拓?fù)湫偷拈_關(guān)電源就是屬于并聯(lián)型式的開關(guān)電源。極性反轉(zhuǎn)型變換器結(jié)構(gòu)（inverting）。極性反轉(zhuǎn) 輸出電壓與輸入電壓的極性相反。電路的基本結(jié)構(gòu)特征是：在主回路中，相對于輸入端而言，電感器L與負(fù)載成并聯(lián)。（也是串聯(lián)式開關(guān)電源的一種，一般又稱為反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源）。開關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，工作過程與并聯(lián)式結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時(shí)，輸入端電源通過開關(guān)管T對電感器L充電，同時(shí)續(xù)流二極管D關(guān)斷，負(fù)載RL靠電容器存儲(chǔ)的電能供電；當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時(shí)，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，電感器L中的自感電動(dòng)勢通過續(xù)流二極管D對負(fù)載RL供電，并同時(shí)對電容器C充電；由于續(xù)流二極管D的反向極性，使輸出端獲得相反極性的電壓輸出。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。2.1.單端正激式singleForwardConverter（又叫單端正激式變壓器開關(guān)電源）。單立 通過一只開關(guān)器件單向驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器。正激式：就是只有在開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)候，能量才通過變壓器或電感向負(fù)載釋放，當(dāng)開關(guān)關(guān)閉的時(shí)候，就停止向負(fù)載釋放能量。目前屬于這種模式的開關(guān)電源有：串聯(lián)式開關(guān)電源，buck拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)電源，激式變壓器開關(guān)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(guān)管導(dǎo)通的時(shí)候存儲(chǔ)能量，只有在開關(guān)管關(guān)斷的時(shí)候釋放才向負(fù)載釋放能量。屬于這種模式的開關(guān)電源有：并聯(lián)式開關(guān)電源、boots、極性反轉(zhuǎn)型變換器、反激式變壓器開關(guān)電源。正激變壓一一脈沖變壓器的原/付邊相位關(guān)系，確保在開關(guān)管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器原邊時(shí)，變壓器付邊同時(shí)對負(fù)載供電。所謂正激式變壓器開關(guān)電源，是指當(dāng)變壓器的初級線圈正在被直流電壓激勵(lì)時(shí)，變壓器的次級線圈正好有功率輸出。（正激式變壓器開關(guān)電源是推免式變壓器開關(guān)電源衍生過來的，推免式有兩個(gè)控制開關(guān)，正激式改成一個(gè)開關(guān)控制。）單端反激式SingleFlybackConverter（單端反激式變壓器開關(guān)電源）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(lì)時(shí)，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(lì)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(dòng)脈沖變壓器原邊時(shí)，變壓器付邊不對負(fù)載供電，即原/付邊交錯(cuò)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)。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，推挽Pushpull（變壓器中心抽頭）式。種電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：對稱性結(jié)構(gòu)，脈沖變壓器原邊是兩個(gè)對稱線圈，兩只開關(guān)管接成對稱關(guān)系，輪流通斷，工作過程類似于線性放大電路中的乙類推挽功率放大器。主要優(yōu)點(diǎn)：高頻變壓器磁芯利用率高（與單端電路相比）、電源電壓利用率高（與后面要敘述的半橋電路相比）、輸出功率大、兩管基極均為低電平，驅(qū)動(dòng)電路簡單。主要缺點(diǎn)：變壓器繞組利用率低、對開關(guān)管的耐壓要求比較高（至少是電源電壓的兩倍）。全橋式FullBridgeConverter。這種電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：由四只相同的開關(guān)管接成電橋結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)脈沖變壓器原邊。主