开关电源的11种拓扑结构（2）

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开关电源的11种拓扑结构（2）

: F/ Z* J7 z8 B& O* h8 S* V

9 U$ b. R7 I" m# G$ D 11、SEPIC单端初级电感变换器

    特点

    ■输出电压可以大于或小于输入电压。
- r6 h. ^0 N! K6 Z5 M6 n+ O! @    ■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。

4 d2 L7 @+ B+ J    12、C’uk(Slobodan C’uk的专利)

) ?7 x2 e+ y, U9 D+ k' q/ `% T

    特点

    ■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。
% @) ^$ T' M) s    ■能量通过电容从输入传输至输出。
+ ~/ B  {! G4 O* K    ■需要两个电感。
    ■电感可以耦合获得零纹波电感电流。

    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：
    连续导电
    临界导电
    不连续导电

    ■升压调整器 (连续导电)
    ■变压器工作
    ■反激变压器
    ■正激变压器

' h( n- e; ]9 e: A    14、Buck-降压调整器-连续导电

    ■电感电流连续。
    ■Vout 是其输入电压 (V1)的均值。
) E. f" Y  F) O3 u4 x4 c0 S% m$ q    ■输出电压为输入电压乘以开关的负荷比 (D)。
    ■接通时，电感电流从电池流出。
    ■开关断开时电流流过二极管。
' O! |& \* |$ r& y    ■忽略开关和电感中的损耗, D与负载电流无关。
9 ^2 o4 J7 w- l2 J( b    ■降压调整器和其派生电路的特征是：
! v8 x" j5 z% E4 S1 G1 b    输入电流不连续 (斩波), 输出电流连续 (平滑)。

    15、Buck-降压调整器-临界导电

6 a4 |2 M2 J1 `* n

    ■电感电流仍然是连续的，只是当开关再次接通时 “达到”零。

3 L) a; l% S" w    这被称为 “临界导电”。
    输出电压仍等于输入电压乘以D。

/ q0 S% R. T% b4 r    16、Buck-降压调整器-不连续导电

+ G' f* s( `' y( t. [$ r; U

    ■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。
    ■输出电压仍然 (始终)是 v1的平均值。
    ■输出电压不是输入电压乘以开关的负荷比 (D)。
    ■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)。

    17、Boost升压调整器

5 P$ _$ J5 V: ~7 t    ■输出电压始终大于（或等于）输入电压。
- X$ j" N: g2 ~# Z# K2 Y    ■输入电流连续，输出电流不连续（与降压调整器相反）。
    ■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：

    在本例中，Vin = 5,
    Vout = 15, and D = 2/3.
% S, y3 T& }4 O! ~5 p    Vout = 15，D = 2/3.

    18、变压器工作（包括初级电感的作用）

! l  H! B" h0 r" d$ H) w/ a    ■变压器看作理想变压器，它的初级（磁化）电感与初级并联。

' ^/ _7 {# d% n4 D' \4 r    19、反激变压器

6 J) L- N5 H$ O7 q: e' @

    ■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。

    20、Forward 正激变换变压器

    ■初级电感很高，因为无需存储能量。
9 D# W  V6 p* d; ?2 x! }5 K    ■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)。

    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。
$ D1 a3 Y9 E6 M' i1 ~    ■还有许多拓扑结构，但大多是此处所述拓扑的组合或变形。
( Y4 {3 E; R8 Y. @  V$ Z( [" 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
    斩波和平滑输入输出电流
9 r0 }# \! H& B) E, Z1 e    绕组的利用率

    ■选择最佳的拓扑结构需要研究：
    输入和输出电压范围
1 l! ?; y0 L9 o8 K6 r    电流范围
3 A9 x! v; J8 N% G    成本和性能、大小和重量之比

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