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开关电源的11种拓扑结构(2) ; D0 `4 G6 h9 Z. P& E
% g5 F% n4 U8 u6 u
: d0 ?8 v9 R$ D; s 11、SEPIC单端初级电感变换器
" I3 V Y8 f. b9 O; j3 L. V3 r+ s) @3 Q, W1 ?" l! w( D% y
特点 ■输出电压可以大于或小于输入电压。, p! h$ o: c* v
■与升压电路一样,输入电流平滑,但是输出电流不连续。# F# g3 [4 C/ {! e) m8 y
■能量通过电容从输入传输至输出。
" D9 @1 _' e8 B; F5 o' @, V! L ■需要两个电感。 7 t8 F: [# C/ N* j) u
12、C’uk(Slobodan C’uk的专利)
l u4 J, h! H1 ?1 k8 ^" f/ E, p8 |5 g
: ]/ j2 a' a% c/ M( J$ } 特点
■输出反相& H5 r/ u8 ~3 G9 D I. U8 ^
■输出电压的幅度可以大于或小于输入。
8 `+ |6 D+ Z! r/ p5 V" x ■输入电流和输出电流都是平滑的。+ I3 w: w7 W& w9 e! n) ^3 F
■能量通过电容从输入传输至输出。/ E' j; L# K1 I0 h/ {' q+ t% }2 N
■需要两个电感。
5 W2 C# ~7 X* z/ _ ■电感可以耦合获得零纹波电感电流。
. Q4 K3 s% ?1 O0 P7 {' j6 H 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:( z+ W: g8 p7 |% o1 W* J# J: Y
连续导电
4 ?1 P/ y) q$ |! `; K x 临界导电
2 I) B* j$ P3 k6 @$ @ 不连续导电 ■升压调整器 (连续导电)( [/ I+ ^& B( q7 V. U- `
■变压器工作2 D( r& Q0 J0 r9 n2 a- E& o
■反激变压器
, q$ U: }/ l" C- j ■正激变压器 ' `0 ^- J# E i* c1 R) t. P- g2 d
14、Buck-降压调整器-连续导电 7 q6 [4 b( Z0 b( `
! H8 e3 ?+ i5 t* e& ]( q0 ~3 _
■电感电流连续。
2 ?) f e$ S' A, P" J1 o+ ~ ■Vout 是其输入电压 (V1)的均值。
+ O2 |4 ^* S2 \. W ■输出电压为输入电压乘以开关的负荷比 (D)。5 ~, H5 s1 i2 E4 }4 y9 C: b& p
■接通时,电感电流从电池流出。
7 Z; m$ I7 U& H5 k% { ■开关断开时电流流过二极管。& e# j7 `- ?) e( C8 _
■忽略开关和电感中的损耗, D与负载电流无关。. ~4 W( Z' `4 r
■降压调整器和其派生电路的特征是:
( ]: y' e0 m0 o. I* f, D 输入电流不连续 (斩波), 输出电流连续 (平滑)。 7 t( l" ^/ y( P& Z
15、Buck-降压调整器-临界导电 * c; ^. b; h+ r$ [8 q
) o5 c5 e; x7 V! { w2 u ■电感电流仍然是连续的,只是当开关再次接通时 “达到”零。
3 q' Q; Q" ]" M 这被称为 “临界导电”。$ R5 \: I/ f5 L4 B# W
输出电压仍等于输入电压乘以D。
0 w$ h& ?6 j1 J2 s 16、Buck-降压调整器-不连续导电 ! _0 z" B: r* ]5 F7 q! L3 g
" B3 I" N' e4 M3 m, Q( }& ]1 @ ■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 ~6 V* G% [& A2 z
■输出电压仍然 (始终)是 v1的平均值。
1 G2 Q2 G) u$ ~0 R ■输出电压不是输入电压乘以开关的负荷比 (D)。0 R; j. w7 m* u. J# ]2 P W
■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)。
. G! x& d `6 v6 ~+ C% M
17、Boost升压调整器 9 U7 W1 ^& u/ W3 p+ U
, ~+ \0 n! d. E, ?2 k I8 V( N6 ~
■输出电压始终大于(或等于)输入电压。
' ^$ E% `) x2 \0 f6 O* I ■输入电流连续,输出电流不连续(与降压调整器相反)。
) u: |# P* g. e6 s6 x ■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: ; X8 y% k2 _9 V& q. w Q+ Y$ c
2 M" t" c( V% O g 在本例中,Vin = 5,% \1 R( s' ~4 C
Vout = 15, and D = 2/3.) V6 ]1 W# ?3 G9 S$ x9 n1 G; i
Vout = 15,D = 2/3.
4 R: a! l, u4 Z3 \, {
18、变压器工作(包括初级电感的作用) " s5 d& |8 }8 w; N6 y
3 O, M0 D6 g5 y6 j. y" G' q
/ y# f. C( Z/ r' G7 p; [ ■变压器看作理想变压器,它的初级(磁化)电感与初级并联。
( K' H( d! D1 V% g0 A: R 19、反激变压器 9 Q# Y- D) }- n5 I& F5 v
5 ?& @& l1 \( X# V4 y4 B
■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。
" r( \2 X2 c7 a$ C/ Y) k 20、Forward 正激变换变压器 . P4 H3 r# a: x
* u0 t+ a, T6 @
■初级电感很高,因为无需存储能量。% I4 A% N6 A2 d- H7 \8 J7 d
■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)。
) \3 G' P9 [# h2 U* J$ } 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。- i1 X. u1 V: M) g4 G2 b& x
■还有许多拓扑结构,但大多是此处所述拓扑的组合或变形。
8 w( g2 s( h5 D8 o ■每种拓扑结构包含独特的设计权衡: 施加在开关上的电压0 i# n }" G/ B7 s4 j. i
斩波和平滑输入输出电流
1 X$ B% D% Y( J$ P/ p# E, K% G 绕组的利用率 ■选择最佳的拓扑结构需要研究:& P7 m% z. {' L- e) R' X
输入和输出电压范围% `# ^5 O$ H, B/ X1 n& U; w
电流范围3 ?( n9 t. h3 _
成本和性能、大小和重量之比
$ X0 j3 |- _# [" J! N; Y# q" |1 V* c |