开关电源原理与设计.docx

《开关电源原理与设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开关电源原理与设计.docx（51页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、开关电源拓扑结构概述（降压升压,反激、正激）匕回路一开关电源中，功率电流潴绕的通路,主回路一极包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压语、泄波器、输出整流畜、等全部功率器件.以及供电输入端和负我端.开关电源（直流变换器）的类型许多，在探讨开发或者修理电源系统时.全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作炭理.具有极其重要的.意义.开关电源主回路可以分为隔肉式与整隔点式两大类型.1.非式电IS的类Sb非隔禹输入端与验出端电气相通,没有隔出.I.申联式结构中联一在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极容T）。输入跳、输出端、电速器1.,负致R1.四者成事联连接的关系.开关管T交件工作于通

2、,惭两种状态,当开关管T导通时，输入坳电源通过开关肾T及电缪器1.对负找供电,并同时对电J8器1.充电，当开关特T美新时，电胳语1.中的反向电动势使续流二极ITD自动号通，电6港1.中储存的能口通过续潦二做常D形成的同路,对负鼓R按在供电，从而保证f京Si辎获得连续的电流串联盎开关枪压电路主回路华联式结构，只能蛟得低于愉入电压的愉出电压,因此为用卡大变换例如buck拓扑型开关电源就是居于串联式的开关电源J!cc极性反肘输出电IHj映人电压的核性相反.电跖的戏本结构将证是，在主回路中,相对于输入罐而言.电感器1.与负我成并联（也是串联式开关电SS的种,皎乂称为反转式申收开关电源）极性反转型换能电

3、路开关管T文哲I：作于通丽i两种状态，工作过程。并联式结构HI侬，方开关管T导妁时，输入端电源通过开关管T对电感器1.充电,同时续流:极管D关口,负我R1.率电容器存储的电能供电:当开关管T关断时,俵流:极管D号通，电感器1.中的自感电动势通过彼添二极管D对负我R1.供电,并同时对电容法C充电：山于续论：檄管D的反向极性.使输出螭获得和反极性的电IE输出.反转大中联开关电源输出电长Uo为Uo=UGXDI-D(1-27)山（1-27）式可以看出，反转式力联开关电谶输出电压与愉入电压与开关接选的时间成正比,与开关关断的时间成反比.2. 修方式电路的类S1.曜肉一输入端与输出端电气不相妁，通过脉冲变

4、质器的世锣台方式传出能量，输入愉出完全电气隔离.2.1. 节猫正激式SinjCFONa2Converier（乂国的端正激式变任器开关电源）单编一通迨只开美器件通向骐动肽冲变压器;正滤式I就是只有在开关引导通的时帔,能温才通过变压器在电感向负载徉放,当开关关闭的时候，就停止向负让霁放能I1.日1属于这届H1.式的开关电湿有：申联式开关电淑,buck拓扑结构开关电源.激式变EE寿开关电说.推史式.半桥式、全桥式部瓶户正做式模式.反液式；扰是在开关管导通的时候存储能I丸只什在开关管关新的时候杼放才向负件放能R，园尸这种模式的开关电源有:并段式开关电源，boo%极性反转里变换器.反激式变乐器开关电源.

5、正激变压SS一歌冲变东器的原/付边相位关系,确保在开关管导划.斗动脉冲变医器原边时，变压SSH边同时对倒我供电.所谓正激式殳仄番开关电源,是指华受压器的初覆线圈正在被比流电乐激h时.受压器的次级线圈正好有功4:输出，（正液式变压潺开关电源是推免式受压潺开关电源衍生过来的.推免式有两个很利开关,正激式改成一个开关限制。）UI是开关电源的，入电压.N是开关变长器,T是限制开关.1.是储陇渔波电1.C是储能之波电容,D2是埃流二极管,D3是削反峰：极管,R1.是软我电B1.在上图中，须要特殊用意的是开关变压器初、次级线圈的同幺端.假如把开关变JK器初线圈或次纵线圈的同名,然弄反.I：图就不再是正激式

6、变W器开关电源r该电路的最大问电是：开关管T交替工作于通，断两种状态,i开大港关断时,脉冲变J1.器姓，装-状态，其中储存的戏便将被枳累到下一个周期，江至电括器饱和.使开关!S件烧毁，图中的D3与N3构成的选通观位电路.供应了泄放多余他能的槃道.2.2. P-,VSing1.cF1.yhackConvcrtcrfiMiE三3f三所谓反激式变Jk器开关电沏.是指当变仄器的初级线曲正好被比流电保激励时.受用器的次级线圈没*向负段供应功率输出，而仅在变压潺机极爆圈的淑丽电压被关断后才向负4供应功率输出，这种变mSS开关电源称为反激式开关电源。反谢式电路与正激式电路相反，脓冲变压器的旗K1.边梢位关系

7、，确保当开关首导通，胭动肤种变压那摩边时，变乐器付边不对负货供电，即K1./付边交织划断.林冲变压器磁使被枳黑的问题简沾解决,但是.由于变库器存在温感.格在原边形成电乐尖修.可能击穿开关器件,到要设附电压饵位电路F以爱护D3、N3构成的网路.从电路原理图上需，反液式与正激式很相象，表面上只是变压器同学城的区分.但电路的工作方式不同.D3.N3的作川也不同.反激式变用器开关电源的雕出电正为:J=Md一一输出电压I-Zz(1-110)23.推挽Pushpu1.1.（堂乐器中心抽头式这种电路结构的特也是；对林性蜡构，放冲变压器城边是两个时称歧泌,两只开关行报成对称关东轮番通断匚作过程类似或件放大电路

8、中的乙类推挽功率做大器.主要优点：高坡变压滞磁芯利用率高（与噌端电路相比）、电源电压利用率裔（与后面要叙述的半桥电路相比）、摘出功率大、两管茶极均为低电平，驱动电路而活.主要缺点：殳压器烧殂利用率低、对开关管的耐压要求比检高（至少是电源电压的西倍）.2.4. 全桥式Fu1.1.BiidgeConverter这种电路结构的特点.是：山四只相同的开关计接成电桥结构架动依冲受田恭靠边,图中T1.、T4为对.由【可组信号架动I可时导通/关用：T2.T3为另对.由另组信号架幼，同时分通/关瑞，两对开关鬻轮的通/断，在变压器除边线刚中形成正/负交变的脉冲电流,主耍优点:与推挽结构相比,原边绕组削减了T.开

9、关管耐压降低半.主要缺点：运用的开关管数圻多,且要求影数-I1.fttif.出动电界困41.实现同步比较困球.这种电路绪构通常运用在IKW以上均大功率开关电源电路中，2.5. 桥式Ha1.fBridgeConverter电路的结构类似于企桥式.只是把其中的两只开关笆(T3,T4)换成了四只等他大电容C1.C2.I：要优点I只仃的定的抗不平衡实力，对电路对称性要求不很泮格：适应的功率池出较大，从几卜瓦到千瓦都可以：开关者耐压要求核区：电路成本比全桥电路出等,这种电路常常被用于牛种I1.施氏输出的DC空换粉，如电子火光灯物幼电路中。DC/DC电源变换器的拓扑类型ccccndccM16.htm1.O

10、引方本文的第储分为DCDC电源变换器拓扑的分类其次部分是件曲考英国T1.公司资料的脂础上现亏而成的,新增加了各种DC，DC电源变换器的上嬖特点及PWM很制器的典里产品，另外还依堀目标对电路注构、波形参数和汁尊公K中的物理IIt作了统-.本文的特点足以衣格形式日纳了常见IX-DC电源变换器的拓扑结构.4!1.，业的广混技术人员是一份不行？徵的技术资料.IC/DC电交换拓扑结构的分类DC/DC电源变换潴的拓扑类型土婴在以下13种：(I)BuekConmet降压式变换眼BooiConyener升压式变换器；BiKk-BOoS1.COnEcr降升JKw交换器.含极性反转(Inverting求变换粉；(

11、4)CUkcOne3升压,升压串联式变换器:SEPK(Sing1.eEndedPdimaryInduc(orConvener)in一次AN电监大变换潺；(6)F1.ybackConverter反激犬(亦林回扫式)变换器：7)FOrWardConVCrter正激式变换器：8)DoUb1.CSwitchesForwardConverter双开关正液大变换器(9)ACIiYeC1.ampForwardConvener7i源箝位(O)HaIfBni1.geCOnVerMr半桥式变换器；(!1.)Fu1.1.BridgeConverter金桥大安拱即(1.2)Puhpu1.1.COnVener抬挽式变换

12、器：(U)PhascShiftSwitchingZVT(PhuxShiftSwitchingZcmVo1.tageTranSitiOn)移相式专电压开关变换28.2KAC/DC电彳交换卷的拓扑类型常见DC/DC电源变换器的拓扑类里见衣1衣3所列.衣中给出不同的电路结构，同时也给出相应的电压及电流波形(设相关的电珍电流为连续工作方式)，PWM表示脓穹M制波形.U1.为“渝希入1.1.ffi.UDS为功率开关笆S1.(MoSFFr)的热温极电压.IDI为S1.的JS极电流.IFI为D1.的工作U流.o为输出电压，I1.为负技电流.为周期，I为UO呈高电平(或低电平)的时间及开关导通时间,D为占空比.仃关系式ID=tT.CkC2均为抬入潜泄波电汴,CO为输出洲泥波电容,1.I