11种开关电源拓扑

工作中我们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：

★Buck降压

☄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。

★Boost升压

☄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)。

★Buck-Boost降压-升压

☄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。

★Flyback 反激

☄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。

★Forward正激

☄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。

★Two-Transistor Forward双晶体管正激

☄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。

☄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。

★Push-Pull推挽

☄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。。

★Half-Bridge半桥

☄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。

★Full-Bridge全桥基

☄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。

★SEPIC单端初级电感变换器

☄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。

★C’uk(Slobodan C’uk的专利)

☄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。