拓撲電路

1、引言引言開關電源被譽為高效節(jié)能電源。它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。開關電源的基本結構通常由DCDC功率轉換主電路和控制電路兩大部分所組成。其中DCDC主電路進行功率轉換，它是開關電源的核心部分，對電源設備的電性能、效率、溫升、可靠性、體積和重量等指標有決定性的作用。主電路中開關轉換器的拓撲結構，是指能用于轉換、控制和調節(jié)輸入電壓的功率開關元件和儲能元件的不同配置。開關轉換器拓撲結構可分為兩種基本類型：非隔離式和

2、隔離式。這兩種類型中又各自包含有不同的電路拓撲種類。2非隔離開關轉換器非隔離開關轉換器對于小功率DCDC轉換器(例如100W以下)，實際上用開關晶體管、開關二極管、電感、電容各一個，就可以組成一臺非隔離式DCDC轉換器，是各種DCDC轉換器中最簡單的拓撲。其主電路的核心是三端PWM開關，它表示DCDC轉換器PWM開關組合。開關晶體管、開關二極管和電感元件的不同組合，可以構成降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓升壓型(BuckBoo

3、st)和升壓降壓型(BoostBuck)型4種DCDC轉換器的拓撲結構。2.1降壓型拓撲結構降壓型拓撲結構降壓型DCDC轉換器將輸入電壓變換成0≤U0≤Ui的穩(wěn)定輸出電壓，所以又稱降壓開關電源。圖1為降壓型DCDC轉換器的典型電路。Ui為輸入電源，通常為電池或電池組。S是主開關管，二極管D是輔助開關管，也稱為整流管，一般使用具有較低正向導通電壓的肖特基二極管。S是由來自控制電路的脈沖信號控制開關。RL表示負載電阻。圖1降壓型DCDC轉換

4、器電路圖3降壓升壓型DCDC轉換器電路2.4升壓升壓降壓型降壓型DCDC轉換器轉換器圖4是升壓降壓型開關電源典型電路。升壓降壓型DCDC轉換器的基本工作原理如下：第一階段：S導通，D截止。在輸入回路，電流由電池流向電感L1和主開關管S，電感L1接收來自電池的能量，電感電流線性增加；在輸出回路，電容C1通過S對濾波電容C2、負載RL及L2放電，因此D受反向偏壓而截止，這時C1將能量轉移給L2。第二階段：S截止，D導通。當S截止時，在輸出回

5、路，L2要維持電流方向不變，產(chǎn)生感應電動勢使D導通，于是能量由L2傳送到C2和負載RL；在輸入回路，電流由電池流經(jīng)電感L1、電容C1和二極管D，以前一階段的電感電流終值作為本階段的電流初值開始向藕合電容C1充電，隨著電容兩端電壓的增加，電感電流逐漸減少，能量由L1轉移到C1中。升壓降壓型DCDC轉換器的輸出電壓與輸入電壓間的關系式同降壓升壓型關系。升壓降壓型DCDC轉換器電路復雜，但紋波性能得到改善。若將兩電感繞在同一磁芯上，選擇合適的