开关电源常用拓扑结构图文解释
反激开关电源设计解析上
04
Y电容是指跨与L-G/N-G之间的电容器.
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X电容多选用耐纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容,体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,而其内阻相应较小。 X电容容值选取是uF级，此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。 安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。 作为安全电容之一的X电容,也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的的普通电容来代用。
反激开关电源特点
在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电 压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善) 今天以自行车充电器为例，详细讲解反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法。
共模磁芯的选择
从前述设计要求中可知，共模电感器要不易饱和，如此就需要选择低B-H（磁芯损耗与饱和磁通密度）温度特性的材料，因需要较高的电感量，磁芯的μi值也就要高，同时还必须有较低的磁芯损耗和较高的BS（饱和磁通密度）值，符合上述要求之磁芯材质，目前以铁氧体材质最为合适，磁芯大小在设计时并没有一定的规定，原则上只要符合所需要的电感量，且在允许的低频损耗范围内，所设计的产品体积最小化。 因此，磁芯材质及大小选取应以成本、允许损耗、安装空间等做参考。共模电感常用磁芯的μi约在2000~10000之间。
开关电源的基本拓扑结构
反相型（Inverting）
总结词
反相型开关电源是输出电压与输入电压相位 相反的电源转换器。
详细描述
反相型开关电源主要由开关管、储能元件 （电容器）和二极管组成。当开关管导通时， 输入电压加在电容器上，电能转化为电场能 储存；当开关管断开时，电容器放电，输出 电压为输入电压减去二极管的压降，从而达 到改变输出电压相位的目的。
输出滤波器通常由电容、电感和电阻组成，能够有效地抑制纹波电压和电磁干扰。
输出滤波器的性能对电源的输出电压和电流的稳定性和精度具有重要影响。
控制电路
控制电路：用于控制开关管的 通断时间，实现电源的稳压或 稳流输出。
控制电路通常由比较器、运放、 逻辑门电路等组成，能够根据 输出电压或电流的变化调整开 关管的通断时间。
正激式（Forward）
总结词
正激式开关电源是输出电压与输入电压相位相同的电源转换器。
详细描述
正激式开关电源主要由开关管、储能元件（电感器）和变压器组成。当开关管导通时， 输入电压加在电感器上，电能转化为磁能储存；当开关管断开时，变压器原边产生反向 电动势，输出电压为输入电压减去二极管的压降，从而达到提高输出电压幅度的目的。
反激式（Flyback）
要点一
总结词
反激式开关电源是输出电压与输入电压相位相反的电源转 换器。
要点二
详细描述
反激式开关电源主要由开关管、储能元件（变压器原边） 和二极管组成。当开关管导通时，输入电压加在变压器原 边，电能转化为磁能储存；当开关管断开时，变压器副边 产生反向电动势，输出电压为输入电压减去二极管的压降 ，从而达到改变输出电压相位的目的。
升压型（Boost）
总结词
升压型开关电源是输出电压大于输入电压的电源转换器。
九个最有用的电源拓扑结构图
九个最有用的电源拓扑结构图现代电源设计大约开始于三十年前，只有少数的拓扑结构可以很好地服务于业界。
在年代，对新的和领先的电源转换技术的研究创建了数以千计的可以加以使用的新型拓扑结构。
今天，主流行业已回到早期拓扑结构。
少数的相同的电路可以为大多数应用提供最佳解决方案。
在电源设计开始，有三种基本的转换器：降压式、升压式和降压升压式。
早期分析论文仅覆盖了这些拓扑结构。
也有的转换器表现完全与这些基本拓扑结构一样。
它们被认为是降压式、升压式和降压升压系列，电路中内建了隔离。
内建在降压式转换器系列是正激、双开关正激、半桥、全桥和推挽式。
升压有一种隔离型号，可以采用一个桥接或推挽式电路。
隔离降压升压电路是著名的反激式转换器。
发明新的电源拓扑结构和研究其工作正成为有趣的研究工作。
这形成了过去的大部分研究，尤其在年代期间。
一些新奇的电路发明出来，绞尽脑汁以全面了解它们的操作。
的论文提出了超过个新的拓扑结构，使用了更多的开关和二极管。
有一段时间，似乎老的待机拓扑结构已处于被取代的危险之中。
对许多需要生产产品的设计人员来说，这是一个非常困惑的时间。
在阅读会议论文之后，工程师们很想尝试预示着上佳表现，但是却被证明很难投入生产的奇异新颖的拓扑结构。
因此，业界兜了一大圈又回到原处。
现在，几乎所有设计都依赖于原来的基本拓扑结构。
例外的是对某些非常高密度的应用，或者是不寻常的电压及功率范围，但是工作的工程师几乎总能用一组基本电路找到可做的工作。
这不是说行业没有进展。
行业有了长足的发展——恰恰不是通过使用根本不同的电路拓扑结构。
主要进展一直在正确的应用中明智地利用正确的电路，某些拓扑结构将电源分割成较小的若干块（如母板和负载点转换器）、先进的封装、新的硅片器件，以及小心应用低损耗开关。
降压式转换器降压式转换器是所有电源中最基本的。
它提供比输入更低的电压输出，可以用在不需要隔离的所有功率级别。
如图（）所示，当输出电压处于低电位时，降压式转换器的二极管可以用一个有源开关替代。
开关电源拓扑结构分析
Vin
n:1
Lm
L
Vo
Io IL
Ip Lk
Cr
D
G S
[t1, t2]
V1
Vc
2I p I m
Lk Lm
T
Vgs
D 1-D
V1
Vc
Vds
Ip Im
t0 t1 t2 t3 t4 t5
IL
ΔIL
Vin/n-Vo VL
-Vo
Vin Io
15
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)（3）
Vin
n:1
Vo
Io
D
Lm
Vgs
Co
Vds
D
G
S
Im
根据变压器的伏秒平衡：
ID
Vin* DT nVo*(1 D)T
Vo Vin * D n *(1 D)
Vds Vin nVo
Vds Vin
VL
(1 D)
T D 1-D
Vin+nVo
Ip ID-p
Vin -nVo
Vin Io
7
反激变换器（Flyback）工作原理 （电流断续模式）
Vin
n:1
Vo
Io D Lm
Co
T
Vgs
D 1-D
Vin+nVo
Vds
Vin
D
G
S
Im
根据变压器的伏秒平衡：
ID-p
Vo Vin * D n *(1 D)
Vo' Vo
ID
根据能量守恒：
1 2
LmI
2 p
Vo 2 R
T
Io
开关电源几种拓扑结构的工作细节及波形
开关电源几种拓扑结构的工作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1、Buck-降压调整器-连续导电time—»■电感电流连续。
■ Vout是其输入电压（V1）的均值。
■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。
■忽略开关和电感中的损耗，D与负载电流无关。
■降压调整器和其派生电路的特征是：输入电流不连续（斩波）,输出电流连续（平滑）2、Buck-降压调整器-临界导电■电感电流仍然是连续的，只是当开关再次接通时“达到”零。
这被称为“临界导电”。
输出电压仍等于输入电压乘以D。
3、Buck-降压调整器-不连续导电■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）15V 丁1胡TVin = _Li15V T>4、Boost升压调整器------ Vout = 15Vfane ----- 1■输出电压始终大于（或等于）输入电压。
■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Vo = Vin1—D丿况下: 在本例中，Vin = 5,Vout = 15, and D = 2/3.Vout = 15 ，D = 2/3.5、变压器工作（包括初级电感的作用）■变压器看作理想变压器，它的初级（磁化）电感与初级并联。
19、反激变压器■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。
6、Forward 正激变换变压器■初级电感很高，因为无需存储能量。
■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)。
开关电源拓扑结构详解
开关电源拓扑结构详解一、开关电源拓扑结构是什么呢？同学们，咱们今天来唠唠开关电源拓扑结构。
这就好比是盖房子的框架一样，是开关电源的一个很重要的基础部分。
开关电源拓扑结构啊，就是说电源内部各个元件之间的连接方式和电路的布局形式。
1、线性电源和开关电源的小对比咱们先来说说线性电源。
线性电源就像是那种稳稳当当走路的人，它的工作原理相对简单。
它是通过调整晶体管的导通程度来控制输出电压的。
但是呢，它有个缺点，就是效率比较低，就像一个干活慢吞吞的小蜗牛。
再看开关电源，这可就不一样啦。
开关电源像是一个灵活的小猴子，它是通过周期性地导通和关断开关管来实现电能转换的。
这样做的好处就是效率高很多。
2、常见的开关电源拓扑结构（1）降压型（Buck）拓扑结构这种结构啊，简单来说就是把高电压变成低电压。
就好像是把一桶满满的水，通过一个小口子慢慢流到一个小桶里，把水压降低了。
它的电路里有电感、电容这些元件。
电感就像是一个能量储存器，电容呢，就像是一个稳定电压的小卫士。
在这个结构里，当开关管导通的时候，输入电压就给电感充电，同时给负载供电。
当开关管关断的时候呢，电感就会释放能量，继续给负载供电。
（2）升压型（Boost）拓扑结构和降压型相反，升压型拓扑结构是把低电压变成高电压。
这就像是把一个小水坑里的水，用一个小水泵抽到一个大水缸里，让水位升高了。
在这个电路里，当开关管导通的时候，电感充电，电容给负载供电。
当开关管关断的时候，电感和输入电压一起给电容充电，从而提高输出电压。
（3）升降压型（Buck - Boost）拓扑结构这种拓扑结构可就厉害了，它既能降压又能升压。
就像是一个多功能的小工具，不管是高电压还是低电压，它都能处理。
它的工作原理结合了降压型和升压型的特点，通过不同的电路状态转换来实现电压的升降。
（4）反激式（Flyback）拓扑结构这个结构稍微复杂一点。
它是利用变压器的初级和次级绕组之间的电磁感应来实现电能转换的。
BUCK电路
开关电源拓扑结构分析（图文）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=Uo*toff，Ui*ton-Uo*ton=Uo*toff,Ui*ton=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)图1：Buck电路拓补结构在开关管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）图2：Boost电路拓补结构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+U L，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）图3：Buck-Boost电路拓补结构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）。
图4：Cuk变换器电路拓补结构当开关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5：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。
开关电源工作原理图文
开关电源的组成部分
开关电源由输入滤波器、整流器、变压器、开关管、控制电路等多个组件构 成。每个组件在电源系统中发挥着关键的作用，确保电源正常运行。
开关电源的工作过程
开关电源的工作过程可以分为开关管导通和关断两个状态。通过控制开关管 的导通时间比例，可以调整输出电压的大小和稳定性。
开关电源的发展趋势和前景
随着科技的发展，开关电源的功率密度、效率、可靠性等性能得到不断提升。 未来开关电源将更加小型化、高效化，并适应更多应用场景。
开关电源的优点和应用领域
开关电源具有高效、稳定、紧凑的特点，广泛应用于通信、计算机、工业自动化等领域。它为电 子设备提供可靠的电源支持，提升了系统性能和可靠性。
开关电源的常见问题与解决方 法
开关电源在使用过程中可能、加强屏蔽等方法来解决。
开关电源工作原理图文
开关电源是一种能够对输入电源进行高效转换和稳定输出的电源系统。它由 多个组件组成，采用特定的工作原理，广泛应用于各种电子设备中。
开关电源的概述
开关电源是现代电子设备中最常用的电源类型之一。它通过采用高频开关器 件来转换输入电源到所需的输出电压，提供稳定、高效的能量转换。
开关电源的基本工作原理
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开关电源常用拓扑结构
开关变换器的拓扑结构是指能用于转换、控制和调节输入电压的功率开关器件和储能器件的不同配
置。开关变换器的拓扑结构可以分为两种基本类型：非隔离型和隔离型。变换器拓扑结构是根据系统造价、
性能指标和输入/输出负载特性等因素选定。
1、非隔离型开关变换器
一，Buck变换器，也称降压变换器，其输入和输出电压极性相同，输出电压总小于输入电压，数
量关系为：其中 Uo为输出电压，Ui为输入电压，ton为开关管一周期内的
导通时间，T为开关管的导通周期。降压变换器的电路模式如图2所示。工作原理是：在开关管VT导通
时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当VT关断后，L通过二极管续流，保持负载电
流连
续。
二，Boost变换器，也称升压变换器，其输入和输出电压极性相同，输出电压总大于输入电压，数量
关系为：。升压变换器的电路模式如图3所示。工作原理是：在VT导通
时，电流通过L平波，输入电源对L充电。当VT关断时，电感L及电源向负载放电，输出电压将是输入
电压加上输入电源电压，因而有升压作用。
三，Buck-Boost变换器，也称升降压变换器，其输入输出电压极性相反，既可升压又可降压，数量
关系为：。升降压变换器的电路模式如图4所示。工作原理是：在开关管
VT导通时，电流流过电感L，L储存能量。在VT关断时，电感向负载放电，同时向电容充电。
四，Cuk变换器，也称串联变换器，其输入输出电压极性相反，既可升压又可降压，数量关系为：
。Cuk变换器的电路模式如图5所示。工作原理是：在开关管VT导通时，
二极管VD反偏截止，这时电感L1储能；C1的放电电流使L2储能，并向负载供电。在VT关断时，VD
正偏导通，这时输入电源和L1向C1充电；同时L2的释能电流将维持负载电流。
2、隔离型开关电源变换器
一，推挽型变换器，其变换电路模型如图6所示。工作过程为：VT1和VT2轮流导通，这样将在二
次侧产生交变的脉动电流，经过VD1和VD2全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
二，半桥型变换器，其变换电路模型如图7所示。工作过程跟推挽式差不多，也是VT1和VT2轮流
导通，一次侧通过电源-VT1-N1-C2-电源及电源-C1-N1-VT2-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VD1和VD2全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
三，全桥型变换器，其变换电路模型如图8所示。工作过程为：VT1、VT2和VT3、VT4两对开关
重复交互通断。但两对开关导通有时间差，所以变压器一次侧加的电压为脉冲宽度等于其时间差的方波电
压。变压器二次侧的二极管将此电压整流为方波，再经滤波器变为平滑直流电供给负载。
四，正激型变换器，其变换电路模型如图9所示。其工作过程为：开关导通时，变压器将能量从N1
转移到N2，经过整流滤波后向负载输出。开关关断时，变压器释放能量，二极管VD3和绕组N3就是为
此而设的，能量通过它们反馈到输入侧。开关一断开，绕组N1中存储的能量就转移到绕组N3中。
五，隔离式Cuk变换器，其变换电路模型如图10所示。其工作过程为：开关管断开时，电感L1的
电流给电容C11充电，同时C12也充电。开关管导通时，二极管变为截止状态，C12通过L2向负载R放
电。