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1、开关电源基本拓扑结构开关电源基本拓扑1拓扑种类多 串联型buck converter 并联型boost converter 倒极性buck-boost converter uk converter sepic converter zeta converter输入输 出不隔 离输入输 出隔离 正激变换器forward converter 反激变换器fly-back converter 推挽变换器push-pull converter 半桥变换器half-bridge converter 全桥变换器full-bridge converterOverview开关电源基本拓扑2开关电源基本拓扑结构一、
2、串联型buck converter降压式(Buck)变换器是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离直流变换器。下图给出了它的电路拓扑图。Buck变换器的主电路由开关管Q，二极管D，输出滤波电感Lf和输出滤波电容Cf构成。开关电源基本拓扑3Assumptions：1. 所用电力电子器件理想，即Q和D的导通和关断时间为0，通态电压为0， 断态漏电流为0；2. 在一个开关周期中，输入电压Vin保持不变；输出滤波电容电压Vo基本不 变 ，即输出电压只有很小的纹波；3. 电感和电容、二极管均为无损耗的理想元件；4. 不计线路阻抗。5. 在0，Ton期间，Q导通；6. 在Ton，Ts期间，Q截止。7.
3、 设开关管开关周期为Ts，则Ts=Ton+Toff, 开关频率fs1Ts。8. 若设占空比为Dy，则Dy=TonTon+Toff。9. 改变占空比Dy，即改变了导通时间Ton的长短，这种控制方式称为脉冲宽 度调制控制方式(Pulse width modulation，PWM）开关电源基本拓扑4电流连续时的工作模式 (CCM)Mode 1Mode 2Fig 1.2注意： 电感中的能量的积累、释放经过一个周期后 必须回到原来的状态！开关电源基本拓扑5Mode 1 0, Ton(1.1)(1.2)电压与时间的乘积代表了能量开关电源基本拓扑6Mode 2 Ton, Ts(1.3)(1.4)开关电源基本
4、拓扑7Fundamental relationship(1.5)From (1.2 ) 2.输出电压电流纹波较小; 3.变压器磁芯单边磁化; 4.开关管峰值电流较低; 5.变压器是个纯粹的变压器; 6.变压器铁芯不必加气隙; 但 在有的铁芯中为了减少Br,需 加很小的气隙.开关电源基本拓扑结构七、 Forward converter 开关电源基本拓扑32双管单端正激式变换器开关电源基本拓扑33由buck-boost推演而得. 特点:1.电路简单,效率高; 2.输出电压纹波较大; 3.处理功率在150W以下; 4.应用于电压和负载调整率要求不高的场合(6-10%); 5.小功率多组输出特别有效;
5、 6.变压器工作原理与其他类型的隔离变换器不同; 7.变压器铁芯必须加气隙.开关电源基本拓扑结构八、fly-back converter防止储能过程中变压器饱和开关电源基本拓扑34开关电源基本拓扑结构九、push-pull converterA. 特点：1、磁芯利用率高； 2、存在铁芯偏磁； 3、器件承受电压高, 是2倍的电源电压。开关电源基本拓扑35Push-pull converter (推挽变换器)B. 有续流二极管时的工作原理开关电源基本拓扑36Push-pull converter (推挽变换器)C. 无续流二极管时的工作原理开关电源基本拓扑37A. 特点:1. 变压器原边一个线圈,
6、但双边磁化,变压器利用率高; 2. 变压器原边工作电压为输入电源电压的一半; 3. 分压电容C1和C2能自动消除变压器的直流偏磁; 4. 原边存在电压短路的可能性.开关电源基本拓扑结构十、half-bridge converter开关电源基本拓扑38B,基本工作原理BSB = 2BmBm-BmIm(max)-Im(max)开关电源基本拓扑39C,考虑变压器漏感时的工作原理BSB = 2BmBm-BmIm(max)-Im(max)复位电压和占空比丢失开关电源基本拓扑40D. 变压器原边线圈与输入端电流电压关系(1)(2)由(1)得UP,IP(3)VinUSCfD是开关工作的占空比开关电源基本拓扑
7、41E. 变压器副边线圈与输出端电流电压关系US,ISVinUSCf(4)由(4)得,(5)(6)开关电源基本拓扑42F. 磁通复位与偏磁VinUSCfBSB = 2BmBm-BmIm(max)-Im(max)1, 磁通复位BSB = 2BmBm-BmIm(max)-Im(max)UP,IP开关电源基本拓扑43G. 磁通复位与直流偏磁VinUSCf2, 直流偏磁与防止措施BSB = 2BmBm-BmIm(max)-Im(max)UP,IPUP,IPC1C2开关电源基本拓扑44开关电源基本拓扑结构十一、full-bridge converterA. 特点:1. 变压器原边一个线圈,但双边磁化,变压器利用率高; 2. 变压器原边工作电压为输入电源电压; 3. 存在直流偏磁问题; 4. 原边存在电压短路的可能性.开关电源基本拓扑45全桥变换器的控制方式1、双极性控制（对管PWM方式导通）2、有限双极性控制（一边桥臂PWM，一 边轮流导通半周期）3、移相控制（导通角都是半周期180）开关电源基本拓扑46B. 有续流二极管时的工作原理开关电源基本拓扑47C. 无续流二极管时的工作原理开关电源基本拓扑48D、防止偏磁的一种简单方法分析电容Cm的作用。如果脉冲信号再开关正负半周不相同，察看 Cm上电压的情况。开关电源基本拓扑49总结开关电源基本拓扑50实用占空比开关电源基本拓扑51
