開(kāi)關(guān)電源被譽(yù)為高效節能電源。它代表著(zhù)穩壓電源的發(fā)展方向，現已變成穩壓電源的主流產(chǎn)品。

開(kāi)關(guān)電源的根本構造通常由DC/DC功率變換主電路和操控電路兩大有些所構成。其間DC/DC主電路進(jìn)行功率變換，它是開(kāi)關(guān)電源的中心有些，對電源設備的電功能、功率、溫升、可靠性、體積和分量等目標有決定性的效果。

1 主電路中開(kāi)關(guān)變換器的拓撲構造，是指能用于變換、操控和調理輸入電壓的功率開(kāi)關(guān)元件和儲能元件的不一樣配置。開(kāi)關(guān)變換器拓撲構造可分為兩種根本類(lèi)型：非阻隔式和阻隔式。這兩品種型中又各自包含有不一樣的電路拓撲品種。

2 非阻隔開(kāi)關(guān)變換器

對于小功率DC/DC變換器(例如100W以下)，實(shí)際上用開(kāi)關(guān)晶體管、開(kāi)關(guān)二極管、電感、電容各一個(gè)，就能夠構成一臺非阻隔式DC/DC變換器，是各種DC/DC變換器中最簡(jiǎn)略的拓撲。其主電路的中心是三端PWM開(kāi)關(guān)，它表明DC/DC變換器PWM開(kāi)關(guān)組合。開(kāi)關(guān)晶體管、開(kāi)關(guān)二極管和電感元件的不一樣組合，能夠構成降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓型(Buck-Boost)和升壓-降壓型(Boost -Buck)型4種DC/DC變換器的拓撲構造。

2.1降壓型拓撲構造

降壓型DC/DC變換器將輸入電壓變換成 0≤U0≤Ui 的安穩輸出電壓，所以又稱(chēng)降壓開(kāi)關(guān)電源。圖1為降壓型DC/DC變換器的典型電路。Ui 為輸入電源，通常為電池或電池組。S是主開(kāi)關(guān)管，二極管D是輔佐開(kāi)關(guān)管，也稱(chēng)為整流管，通常運用具有較低正導游通電壓的肖特基二極管。S是由來(lái)自操控電路的脈沖信號操控開(kāi)關(guān)。RL表明負載電阻。

在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，首要，在操控電路效果下S導通，二極管因受反向偏壓而截止，電流由電池流經(jīng)S、電感L到電容C和負載。電感電流持續上升，電感儲能在添加，能量由電池傳送到電感并存儲在電感中;第二期間，操控電路使S截止，堵截電池和電感元件的銜接，所以電感發(fā)生感生電動(dòng)勢使電流保持本來(lái)的流向，二極管D導通，為電感電流構成通路，電流由電感L流向電容C和負載，電感電流跟著(zhù)時(shí)刻而降低，能量由電感流向負載。

經(jīng)電感L、電容C濾波，在負載RL上可得到脈動(dòng)很小的直流電壓Uo。為推導降壓型DC/DC變換器的輸出電壓與輸入電壓間的聯(lián)系，在主開(kāi)關(guān)管S導通、二極管D截止時(shí)，疏忽S管的正導游通壓降;整流管導通、主開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)，疏忽二極管的壓降 ;疏忽電感、電容的寄生電阻。因為只要在開(kāi)關(guān)管導通時(shí)期，儲能電感L的電流添加量和開(kāi)關(guān)管截止時(shí)期儲能電感L中的電流減少數持平時(shí)，電路才到達平衡狀況，即在穩態(tài)時(shí)，電感充放電伏秒積持平，因而：

D為占空比。改動(dòng)D，輸出電壓Uo的平均值也就隨之改動(dòng)。因而，當負載及電網(wǎng)電壓變化時(shí)，能夠經(jīng)過(guò)閉合的反應操控回路自動(dòng)地調整占空比D來(lái)使輸出電壓Uo保持不變。

2.2升壓型拓撲構造

升壓型DC/DC變換器將輸入電壓變換成較高的安穩輸出電壓，又稱(chēng)升壓開(kāi)關(guān)電源。

如圖2是升壓型開(kāi)關(guān)電源的典型電路。Ui 為輸入電源，S是主開(kāi)關(guān)管，D是整流管。該電路的每個(gè)開(kāi)關(guān)周期相同可分為兩個(gè)期間：第一期間，S導通，疏忽開(kāi)關(guān)管的正導游通壓降，D截止。此刻，電感電流線(xiàn)性上升，能量從輸入電源變換成磁場(chǎng)能存儲在電感L中，負載RL上得到的電壓由電容C供給;第二期間：S截止，電感電流 開(kāi)端線(xiàn)性降低，能量由電感元件流向負載。經(jīng)電容C濾波，在負載RL上可得到脈動(dòng)很小的直流電壓Uo。使用相同的方法，根據穩態(tài)時(shí)電感L的充放電伏秒積持平的原理，能夠推導出電壓聯(lián)系。

2.3降壓-升壓型拓撲構造

這個(gè)電路的開(kāi)關(guān)管和負載構成并聯(lián)。在S導通時(shí)，電流經(jīng)過(guò)L平波，電源對L充電。當S斷時(shí)，L向負載及電源放電，輸出電壓將是輸入電壓Ui加上UL，因而有升壓效果。

圖3是降壓-升壓型開(kāi)關(guān)電源的典型電路。Ui 為輸入電源，S是主開(kāi)關(guān)管，D是整流管。S在操控信號效果下在導通、截止狀況間變換。該電路的作業(yè)可簡(jiǎn)略剖析如下：第一期間，S導通，D截止，疏忽開(kāi)關(guān)管的正導游通壓降，此刻，電感電流線(xiàn)性上升，能量從輸入電源變換成磁場(chǎng)能存儲在電感L中，此刻負載得到的能量來(lái)自電容C;第二期間，D導通，S截止，電感電流開(kāi)端線(xiàn)性降低，能量由電感元件流向電容和負載。經(jīng)電容C濾波，在負載RL上可得到脈動(dòng)很小的直流電壓Uo ，核算其平均值，推出降壓-升壓型DC/DC變換器的輸出電壓與輸入電壓間的聯(lián)系式：

式(3)中，若改動(dòng)占空比D，則輸出電壓既可低于電源電壓，也也許高于電源電壓。

圖3 降壓-升壓型DC/DC變換器電路

2.4升壓-降壓型DC/DC變換器

圖4是升壓-降壓型開(kāi)關(guān)電源典型電路。升壓-降壓型DC/DC變換器的根本作業(yè)原理如下：

第一期間：S導通，D截止。在輸入回路，電流由電池流向電感L1和主開(kāi)關(guān)管S，電感L1接收來(lái)自電池的能量，電感電流線(xiàn)性添加;在輸出回路，電容C1經(jīng)過(guò)S對濾波電容C2、負載RL及L2放電，因而D受反向偏壓而截止，這時(shí)C1將能量轉移給L2。

第二期間：S截止，D導通。當S截止時(shí)，在輸出回路，L2要保持電流方向不變，發(fā)生感應電動(dòng)勢使D導通，所以能量由L2傳送到C2和負載RL;在輸入回路，電流由電池流經(jīng)電感L1、電容C1和二極管D，曾經(jīng)一期間的電感電流終值作為本期間的電流初值開(kāi)端向藕合電容C1充電，跟著(zhù)電容兩端電壓的添加，電感電流逐步減少，能量由L1轉移到C1中。

升壓-降壓型DC/DC變換器的輸出電壓與輸入電壓間的聯(lián)系式同降壓-升壓型聯(lián)系。升壓-降壓型DC/DC變換器電路雜亂，但紋波功能得到改進(jìn)。若將兩電感繞在同一磁芯上，挑選適宜的匝比、耦合系數等，可得到零紋波輸出。

3 阻隔開(kāi)關(guān)變換器

阻隔式是指輸入端與輸出端電氣不相通，經(jīng)過(guò)脈沖變壓器的磁耦合方法傳遞能量，輸入輸出完全電氣阻隔。阻隔式又可分為以下幾種拓撲構造。

3.1單端反激式DC/DC變換器

開(kāi)關(guān)電源電路中所謂的單端是指變換器的磁芯僅作業(yè)在磁滯回線(xiàn)的一側。所謂的反激是指當功率調整管T導通時(shí)，變壓器N在初級繞組中貯存能量;當功率調整管T截止時(shí)，變壓器N經(jīng)過(guò)次級繞組向負載傳遞能量。即原/副邊交織通斷。這樣能夠防止變壓器磁能被積累的疑問(wèn)，可是因為變壓器存在漏感，將在原邊構成電壓尖峰，也許擊穿調整管T，因而需求設置RCD緩沖電路。單端反激式DC/DC變換電路如圖5所示。反激電路不該作業(yè)于負載開(kāi)路狀況。

當作業(yè)于電流連續形式時(shí)，單端正激式DC/DC變換電路如圖6所示。從電路原理圖上看，正激式與反激式很相似，表面上僅僅變壓器同名端的區別，但作業(yè)過(guò)程不一樣。當T導通時(shí)，變壓器N的初級和次級繞組一起導通，向負載傳送能量，濾波電感L貯存能量;當T截止時(shí)，電感L經(jīng)過(guò)二極管D1持續向負載開(kāi)釋能量。

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