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开关电源的11种拓扑结构(2) . C& h. S9 x- [# q& S% u
, \/ l, v2 c6 M+ Y
4 i8 p; n2 j! U3 Q$ a6 M/ P* c 11、SEPIC单端初级电感变换器
2 L& T! j' C0 e8 O% C' M, w* _: @3 O0 o4 a6 s# U* F: }
特点 ■输出电压可以大于或小于输入电压。% |7 x4 P* E) z: y! Q5 i- A; U
■与升压电路一样,输入电流平滑,但是输出电流不连续。
1 l4 `. j1 j* Z1 O. O7 J1 z ■能量通过电容从输入传输至输出。
; x* J! |( d1 C' o5 |8 T: v ■需要两个电感。
" F: O5 p! p Y' E B 12、C’uk(Slobodan C’uk的专利)
/ }# I+ e# y: w$ d8 D0 r* c: }: k# H+ J3 R( ^
3 c b! r" b6 w0 N/ ?: p7 I6 K- y3 m 特点
■输出反相
0 X: ^* {( t. C/ \( p! m9 J+ Z ■输出电压的幅度可以大于或小于输入。) }' T- s( q5 q E
■输入电流和输出电流都是平滑的。5 ~* d+ [/ }4 W. o' z8 s
■能量通过电容从输入传输至输出。
& ?' E% ]. R: U7 {$ T ■需要两个电感。
0 o4 g& Q; I/ m( }. `0 s ■电感可以耦合获得零纹波电感电流。 / q: t5 t! J4 Y
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:
* q2 p' j' q. E& i0 |. x 连续导电 Q& L9 a! I' n+ s; W5 n
临界导电
) ]) h' u# x& ]8 _% s, S# t 不连续导电 ■升压调整器 (连续导电)+ g( {( X: M- F9 O" t, J2 j
■变压器工作4 r g) B" f) F1 x* A
■反激变压器
. ?) {2 k, y# `& i8 Z o& U. k ■正激变压器 ' ~$ E. E Q8 b% Q! U0 o
14、Buck-降压调整器-连续导电 - {3 m7 L5 \/ P& i( v4 O& {
, f& D3 N4 @2 ~) h4 K* t/ ^6 ?
■电感电流连续。/ T7 F+ Z& ` l, X
■Vout 是其输入电压 (V1)的均值。
- m5 a4 _2 \5 J+ j5 P ■输出电压为输入电压乘以开关的负荷比 (D)。, q. T. G; ]$ m- W0 ^
■接通时,电感电流从电池流出。3 X+ A. ^0 \; [; r. b$ W2 [" \
■开关断开时电流流过二极管。' F+ D2 l3 V, m4 c7 {- z. f6 D
■忽略开关和电感中的损耗, D与负载电流无关。
! Z" n4 A4 |/ l1 Z ■降压调整器和其派生电路的特征是:
5 Z" h1 K$ V5 a1 Z, H9 ?. B( @ 输入电流不连续 (斩波), 输出电流连续 (平滑)。 ' X, ]2 V D) `9 l C% ^
15、Buck-降压调整器-临界导电 6 Y7 S0 o, X/ y7 [/ [! k' V
8 W! J' D! U3 X( o
■电感电流仍然是连续的,只是当开关再次接通时 “达到”零。
. f3 V4 f1 b& p; @2 B 这被称为 “临界导电”。
, L O7 f) T- O" c( M 输出电压仍等于输入电压乘以D。
8 B/ X- @& b% ^3 Y/ `
16、Buck-降压调整器-不连续导电 ! F4 ?7 Z5 k; i% I- [5 I
* `5 o8 i B, z q5 O+ y+ i ■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。5 g) @: R) K# o0 v+ r: q7 ^" ?3 v1 j
■输出电压仍然 (始终)是 v1的平均值。
$ z$ ]4 [& \& z1 y1 E: g ■输出电压不是输入电压乘以开关的负荷比 (D)。
( A' g. k- t V0 f& Q" u5 ` ■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)。
% J( h o, j) ? E
17、Boost升压调整器 2 {' @1 z/ \0 M) ]3 L
i* i0 ~. e3 [) }" N
■输出电压始终大于(或等于)输入电压。4 I9 B1 M% L5 z* d4 c
■输入电流连续,输出电流不连续(与降压调整器相反)。4 i! P: d0 r+ A7 z+ f. A) b z( L
■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: ) i" r. l% C0 p* `2 @8 j! n
' v. s0 w* U# @! \! L/ P 在本例中,Vin = 5,
5 N7 q* u" w9 B4 K+ V Vout = 15, and D = 2/3.. b* U7 }5 G2 I7 t4 m: `
Vout = 15,D = 2/3.
& K- Y6 c! }( Z5 G- o
18、变压器工作(包括初级电感的作用)
- m3 r) G5 o# D9 u! T8 K
A+ {/ x" I( Y$ H, k/ G
N) F5 U' D' ~ ■变压器看作理想变压器,它的初级(磁化)电感与初级并联。
! ?% T8 O( I6 T- |0 l
19、反激变压器 ) H' H5 t% B! z( J+ h2 K
% ]# c; }9 C5 S: M3 t8 m5 l7 N$ ~7 ^ ■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。
2 N, _! C) {# A0 I
20、Forward 正激变换变压器
" }8 s- M" A9 |1 U
% c2 x! L/ ]- d ■初级电感很高,因为无需存储能量。1 Q5 e5 X7 ~$ E9 u6 i
■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)。
( Z* ^3 c3 W: p5 {0 `
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。
6 L8 j+ P( }; A% V ■还有许多拓扑结构,但大多是此处所述拓扑的组合或变形。! v; Q1 J7 n& o E4 Z7 a% v
■每种拓扑结构包含独特的设计权衡: 施加在开关上的电压
@4 z, R, i3 A! X; ] 斩波和平滑输入输出电流& n) C! [; P( P9 C7 n/ ]! V
绕组的利用率 ■选择最佳的拓扑结构需要研究:% h! H' R. `5 o' u
输入和输出电压范围1 X. v- a9 L9 ?! ]/ c X
电流范围8 V8 B+ W$ O+ c; K7 L8 |
成本和性能、大小和重量之比
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