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开关电源的拓扑结构
时间:2020-10-26 08:21:59 点击次数:40

为适应不同的输出功率,开关电源有各种的拓扑结构:Boost结构、Buck结构、反激(Flyback)结构等。本章节都是基于连续电流模式(CCM)来讨论的。 2.3.1 Boost(Step Up)升压电路 先来看看Boost[10]电路原理图,如图2-4所示:


现在来讲讲电路的工作原理:Boost电路即升压电路,当Q1导通时,能量从输入电源流入储存于电感L1中,此时二极管D1反偏,负载由滤波电容C1供给能量,将C1中储存的电能(C1V02/2)释放给负载R1。当Q1截止时,电感L1中电流不能突变,此时二极管D1导通,电感中储存的能量(L1I2/2)经二极管D1,流入电容C1,并供给负载R1。 根据电感的伏秒平衡,在一个周期内电感的伏秒乘积和为零。如果Q1导通时间Ton越大,那么Q1截止时提供给负载的电压就会越大。下面通过具体的计算来加深理解:     根据伏秒平衡有式(2-2)、(2-3

2.3.2BuckStepDown)降压电路

同样先来看看电路图,如图2-5所示:

6   Buck电路即降压电路。当Q1导通时,C1开始充电,输出电压V0加到负载R1两端,在C1充电过程中,电感L1内的电流逐渐增加,储存的磁场能量也逐渐增加。此时续流二极管D1因截止。当Q1截止时, L1中储存的磁场能量便通过续流二极管D1传递给负载。当负载电压低于电容C1两端的电压时,C1便向负载放电。 我们也用伏秒平衡来列出式子:

由(2-5)式可知,通过改变开关管的占空比可以控制输出平均电压的大小。由于占空比总是小于1,所以V0总是小于V1,所以说Buck电路是降压电路。

2.3.3 反激(升降压)电路 我们先给出反激[11]电路的原理图,如图2-6所示:

现在来分析它的工作原理: 当Q导通时,二极管截止,根据电路知识可知此时VL=Vgic=-V/R;当Q截止时,二极管D导通,VL=-V/nic=i/n-V/R。由伏秒平衡和电容充放电平衡可得:

由式(2-6)、(2-7)可得:

以上为开关电源的拓扑结构与计算公式

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