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各类拓补结构电源分析

2018-5-9 10:10:49 2582 电源

0 一．非隔离型开关变换器（一）．降压变换器 Buck电路：降压斩波器，入出极性相同。由于稳态时，电感充放电伏秒积相等，因此：（Ui-Uo）ton=Uotoff， Uiton-Uoton=Uotoff, Uiton=Uo(ton+toff), Uo/Ui=ton/(ton+toff)= Δ 即，输入输出电压关系为：Uo/Ui=Δ(占空比) 在开关管S通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当S关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连续。输出电压因为占空比作用，不会超过输入电源电压。（二）．升压变换器 Boost电路：升压斩波器，入出极性相同。利用同样的方法，根据稳态时电感L的充放电伏秒积相等的原理，可以推导出电压关系：Uo/Ui=1/（1-Δ）这个电路的开关管和负载构成并联。在S通时，电流通过L平波，电源对L充电。当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入电压Ui+UL，因而有升压作用。（三）．逆向变换器 Buck-Boost电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。电压关系：Uo/Ui=-Δ/（1-Δ） S通时，输入电源仅对电感充电，当S断时，再通过电感对负载放电来实现电源传输。所以，这里的L是用于传输能量的器件。（四）．丘克变换器 Cuk电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输。电压关系：Uo/Ui=-Δ/（1-Δ）。当开关S闭合时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+EL1通过VD对C1进行充电。再当S闭合时，VD关断，C1通过L2、C2滤波对负载放电，L1继续充电。这里的C1用于传递能量，而且输出极性和输入相反。二．隔离型开关变换器 1．推挽型变换器下面是推挽型变换器的电路。图2-6：推挽型变换电路 S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。由于电感L在开关之后，所以当变比为1时，它实际上类似于降压变换器。 2．半桥型变换器图2-6给出了半桥型变换器的电路图。当S1和S2轮流导通时，一次侧将通过电源-S1-T-C2-电源及电源-C1-T-S2-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。同样地，这个电路也相当于降压式拓补结构。 3．全桥型变换器下图是全桥变换器电路。当S1、S3和S2、S4两两轮流导通时，一次侧将通过电源-S2-T-S4-电源及电源-S1-T-S3-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。这个电路也相当于降压式拓补结构。 4．正激型变换器下图为正激式变换器。图2-9：正激型变换器电路当S导通时，原边经过输入电源-N1-S-输入电源，产生电流。当S断开时，N1能量转移到N3，经N3-电源-VD3向输入端释放能量，避免变压器过饱和。VD1用于整流，VD2用于S断开期间续流。 5．隔离型Cuk变换器隔离型Cuk变换器电路如下所示：当S导通时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+EL1对C11及变压器原边放电，同时给C11充电，电流方向从上向下。附边感应出脉动直流信号，通过VD对C12反向充电。在S导通期间，C12的反压将使VD关断，并通过L2、C2 滤波后，对负载放电。这里的C12明显是用于传递能量的，所以Cuk电路是电容传输变换电路。 6．电流变换器能量回馈型电流变换器电路如下图所示。该电路与推挽电路类似。不同的是，在主通路上串联了一个电感。其作用是在S1、S2断开期间，使得变压器能量转移到N3绕组，通过VD3回馈到输入端。（上图怀疑N3同名端反了。）下面是升压型变换器的电路图：该电路也与推挽电路类似，并在主通路上串联了一个电感。在开关导通期间，L积蓄能量。当一侧开关断开时，电感电动势和Ui叠加在一起，对另一侧放电。因此，L有升压作用。三．准谐振型变换器在脉冲调制电路中，加入R、L谐振电路，使得流过开关的电流及管子两端的压降为准正弦波。这种开关电源成为谐振式开关电源。利用一定的控制技术，可以实现开关管在电流或电压波形过零时切换，这样对缩小电源体积，增大电源控制能力，提高开关速度，改善纹波都有极大好处。所以谐振开关电源是当前开关电源发展的主流技术。又分为： 1．ZCS——零电流开关。开关管在零电流时关断。 2．ZVS——零电压开关。开关管在零电压时关断。具体关于这个技术的简单介绍，见后面相关内容。四．开关电源的分类总结开关电源的分类（一）．按控制方式：脉冲调制变换器：驱动波形为方波。PWM、PFM、混合式。谐振式变换器：驱动波形为正弦波。又分ZCS（零电流谐振开关）、ZVS（零电压谐振开关）两种。（二）．按电压转换形式： 1．AC/DC：一次电源。即整流电源。 2．DC/DC：二次电源。 1)Buck电路：降压斩波器，入出极性相同。 2)Boost：升压斩波器，入出极性相同。 3)Buck-Boost：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。 4)Cuk：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输。（三）．按拓补结构： 1．隔离型：有变压器。 2．非隔离型：无变压器。购线网www.gooxian.com 专业定制各类测试线（同轴线、香蕉头测试线，低噪线等）。 1
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