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

　　特点

　　■两个开关同时工作。

　　■开关断开时，存储在变压器中的能量使初级的极性反向，使二极管导通。

　　■主要优点：

　　■每个开关上的电压永远不会超过输入电压。

　　■无需对绕组磁道复位。

　　8、Push-Pull推挽

　　特点

　　■开关(FET)的驱动不同相，进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。

　　■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。

　　■全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。

　　■施加在FET上的电压是输入电压的两倍。

　　9、Half-Bridge半桥

　　特点

　　■较高功率变换器极为常用的拓扑结构。

　　■开关(FET)的驱动不同相，进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。

　　■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。而且初级绕组的利用率优于推挽电路。

　　■全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。

　　■施加在FET上的电压与输入电压相等。

　　10、Full-Bridge全桥

　　特点

　　■较高功率变换器最为常用的拓扑结构。

　　■开关(FET)以对角对的形式驱动，进行脉冲宽度调制(PWM)以调节输出电压。

　　■良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。

　　■全波拓扑结构，所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。

　　■施加在 FETs上的电压与输入电压相等。

　　■在给定的功率下，初级电流是半桥的一半。

　　11、SEPIC单端初级电感变换器

　　特点

　　■输出电压可以大于或小于输入电压。

　　■与升压电路一样，输入电流平滑，但是输出电流不连续。

　　■能量通过电容从输入传输至输出。

　　■需要两个电感。

　　12、C’uk(Slobodan C’uk的专利)

　　特点

　　■输出反相

　　■输出电压的幅度可以大于或小于输入。

　　■输入电流和输出电流都是平滑的。

　　■能量通过电容从输入传输至输出。

　　■需要两个电感。

　　■电感可以耦合获得零纹波电感电流。

　　13、电路工作的细节

　　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

　　14、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)。

　　15、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。

　　16、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)。

　　17、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.

　　18、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。

　　20、Forward 正激变换变压器

　　■初级电感很高，因为无需存储能量。

　　■磁化电流 (i1) 流入 “磁化电感”，使磁芯在初级开关断开后去磁 (电压反向)。

　　21、总结

　　■此处回顾了目前开关式电源转换中最常见的电路拓扑结构。

　　■还有许多拓扑结构，但大多是此处所述拓扑的组合或变形。

　　■每种拓扑结构包含独特的设计权衡：

　　施加在开关上的电压

　　斩波和平滑输入输出电流

　　绕组的利用率

　　■选择最佳的拓扑结构需要研究：

　　输入和输出电压范围

　　电流范围

　　成本和性能、大小和重量之比