12种开关电源拓扑及计算公式
开关电源经典公式
开关电源中的公式1， 电感的电压公式dt dI LV =＝TI L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， 电感存储的能量用峰值电流计算21×L ×I 2PK3，H ＝B/μ→B ＝μH ，μ是材料的磁导率。
空气磁导率μ0=4π×10-7H/m 也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。
单位A/m4，磁通量：通过一个表面上B 的总量 Φ＝⎰•SB ds ，如果B 是常数，则Φ＝BA ，A 是表面积。
单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 25， 安培环路定律，矢量H 沿闭合曲线积分，等于包围此曲线的电流代数总和∑⎰=I dl H ，电流和电磁场的方向符合右手螺旋定则。
6，电磁感应定律，法拉第定律和楞次定律的合称：N 匝线圈的感应电动势e ＝－N t∆∆φ，电感线圈可以近似表示为e=-tNBA∆,A 为线圈面积。
线圈感应电流产生的磁通总是阻止外加磁场的变化，保持原磁场。
7， 电感的自感：总磁通Ψ＝N Φ，与电流i 成正比，Ψ＝Li ＝N Φ，L ＝i N φ，e ＝－N t∆∆φ，所以，e ＝－t i L ∆∆＝-L dtdi。
自感总是阻止电流的变化，保持线圈的磁通不变。
一匝线圈的感应电动势为-t ∆∆φ，N 匝线圈为－N t∆∆φ，所以总磁通或磁链Ψ＝N Φ8， 电感储能：W ＝⎰t uidt 0＝⎰t idt dt Ldi 0＝⎰iLidi 0＝21Li 2 9， 磁芯储能。
如右图 1-9N 匝磁环，磁导率为μ，内外径分别为d 和D ，内外径之比接近1，磁路的平均长度l ＝∏*（ D+d ）/2，磁环截面积为A ，均匀磁环。
加电压u感应电压e ＝-u ＝N t ∆∆φ＝NA dtdB由安培环路定律∑⎰=I dl H 得，H l ＝Ni ，i ＝NHl输入到磁场的能量为We ＝⎰t uidt 0＝⎰t dt NHldt NAdB 0*We ＝⎰BHlAdB 0＝V ⎰BHdB 0，式中B 为最终达到的最大值，V ＝A l 为磁环体积。
开关电源拓扑计算公式
开关电源拓扑计算公式01Buck变换器的功率器件设计公式（1）Buck 变换器的电路图：（2）Buck 变换器的主要稳态规格：（3）功率器件的稳态应力：有源开关S：无源开关D：上述公式是稳态工作时，功率器件上的电压、（电流）应力。
选择功率器件时，其电压耐量可放一个合适的余量（保证最坏情况下的电压峰值不超过此值），电流耐量则得按器件的结温降额要求决定、它与外部散热条件和器件的通态电阻、通态压降、结（电容）、反向恢复、结到壳的热阻等密切相关，是功率器件热设计的内容。
02Boost 变换器的功率器件设计公式（1）Boost 变换器的电路图：（2）Boost 变换器的主要稳态规格：（3）功率器件的稳态应力：有源开关S：无源开关D：上述公式是稳态工作时，功率器件上的电压、电流应力。
选择功率器件时，其电压耐量可放一个合适的余量（保证最坏情况下的电压峰值不超过此值），电流耐量则得按器件的结温降额要求决定、它与外部散热条件和器件的通态电阻、通态压降、结电容、反向恢复、结到壳的热阻等密切相关，是功率器件热设计的内容。
03Buckboost 变换器设计公式（1）Buckboost 变换器的电路图：（2）Buckboost 变换器的主要稳态规格：（3）功率器件的稳态应力：有源开关S：无源开关D：上述公式是稳态工作时，功率器件上的电压、电流应力。
选择功率器件时，其电压耐量可放一个合适的余量（保证最坏情况下的电压峰值不超过此值），电流耐量则得按器件的结温降额要求决定、它与外部散热条件和器件的通态电阻、通态压降、结电容、反向恢复、结到壳的热阻等密切相关，是功率器件热设计的内容。
04三绕组去磁正激变换器的功率器件设计公式（1）三绕组去磁正激变换器的电路图：（2）三绕组去磁正激变换器的主要稳态规格：（3）功率器件的稳态应力：有源开关S：无源开关D1，D2：上述公式是稳态工作时，功率器件上的电压、电流应力。
选择功率器件时，其电压耐量可放一个合适的余量（保证最坏情况下的电压峰值不超过此值），电流耐量则得按器件的结温降额要求决定、它与外部散热条件和器件的通态电阻、通态压降、结电容、反向恢复、结到壳的热阻等密切相关，是功率器件热设计的内容。
开关电源11种拓扑结构介绍
开关电源11种拓扑结构介绍1、基本的脉冲宽度调制波形这些拓扑结构都与开关式电路有关。
基本的脉冲宽度调制波形定义如下：2、Buck降压■把输入降至一个较低的电压。
■可能是最简单的电路。
■电感/电容滤波器滤平开关后的方波。
■输出总是小于或等于输入。
■输入电流不连续 (斩波)。
■输出电流平滑。
3、Boost升压■把输入升至一个较高的电压。
■与降压一样，但重新安排了电感、开关和二极管。
■输出总是比大于或等于输入(忽略二极管的正向压降)。
■输入电流平滑。
■输出电流不连续 (斩波)。
4、Buck-Boost降压-升压■电感、开关和二极管的另一种安排方法。
■结合了降压和升压电路的缺点。
■输入电流不连续 (斩波)。
■输出电流也不连续 (斩波)。
■输出总是与输入反向 (注意电容的极性)，但是幅度可以小于或大于输入。
■“反激”变换器实际是降压-升压电路隔离（变压器耦合）形式。
5、Flyback反激■如降压-升压电路一样工作，但是电感有两个绕组，而且同时作为变压器和电感。
■输出可以为正或为负，由线圈和二极管的极性决定。
■输出电压可以大于或小于输入电压，由变压器的匝数比决定。
■这是隔离拓扑结构中最简单的■增加次级绕组和电路可以得到多个输出。
6、Forward正激■降压电路的变压器耦合形式。
■不连续的输入电流，平滑的输出电流。
■因为采用变压器，输出可以大于或小于输入，可以是任何极性。
■增加次级绕组和电路可以获得多个输出。
■在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。
常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。
■在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。
7、Two-Transistor Forward双晶体管正激■两个开关同时工作。
■开关断开时，存储在变压器中的能量使初级的极性反向，使二极管导通。
■主要优点：■每个开关上的电压永远不会超过输入电压。
■无需对绕组磁道复位。
8、Push-Pull推挽■开关（FET）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（PWM）以调节输出电压。
开关电源各种拓扑集锦
开关电源拓扑六种基本DC/DC变换器拓扑:1、Buck2、Boost3、Buck-Boost4、CUK5、Zeta6、Sepic基本拓扑是Buck，Boost，其他是演变。
Buck为降压变换器，常用的拓扑基本上是Buck的：正激，半桥，全桥，推挽等等。
Boost变换器为Buck的对偶拓扑，是升压变换器，常用于小功率板载电源，大功率PFC电路上，对于隔离的Boost变换器也有推挽，双电感，全桥等电路。
Buck-Boost是反激变换器的原型，属于升降压变换器。
后面三种电路不是很常用，都是升降压变换器。
一、 反激1、单端反激2、双端反激二、 正激1、绕组复位正激2、R CD复位正激3、L CD复位正激4、有源钳位正激● Flyback钳位● Boost钳位5、双管正激6、无损吸收双正激7、有源钳位双正激8、原边钳位双正激9、软开关双正激三、 推挽1、推挽2、无损吸收推挽3、推挽正激推挽变换器是双端变换器。
其实是两个正激变换器通过变压器耦合而来，基本推挽变换器好处是驱动不需隔离，变压器双端磁化，只要两个开关管。
但是，变压器绕组利用率低，开关管电压应力为输入两倍，所以一般只适合低压输入的场合。
而且有个问题就是会出现偏磁，所以要采用电流型控制等方法来避免。
如果将两个双管正激同样耦合，可以构成四开关管的推挽变换器，也就是所谓的双双管正激。
其管子电压应力下降为输入电压。
其他等同。
推挽正激是通过一个电容来解决变换器漏感尖峰，偏磁等问题四、 半桥1、半桥2、不对称半桥3、谐振半桥4、移相半桥五、 全桥1、全桥2、全桥LLC3、移相全桥全桥变换器在大功率场合是最常用了，特别是移项ZVS和ZVZCS 六、 三电平变换器（three level converter）这些三电平是半桥演化而来，同样可以演化出多电平变换器，合适高压输入场合。
而且可以通过全桥的移相控制方式实现软开关。
七、 五种隔离三电平DC/DC变换器1、F orward三电平DC/DC变换器2、F lyback三电平DC/DC变换器3、P ush-Pull三电平DC/DC变换器4、半桥三电平DC/DC变换器5、全桥三电平DC/DC变换器八、 B oost隔离变换器1、双电感Boost2、全桥Boost。
开关电源各种拓扑结构集锦详解 后附笔记
《精通开关电源设计》笔记三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1， 电感的电压公式dtdILV =＝T I L ∆∆，推出ΔI ＝V ×ΔT/L2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间t OFF3， 功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。
那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF4， 周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD→t OFF ＝（1－D ）/f电流纹波率r P51 52r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面：A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。
开关电源各种拓扑结构集锦详解
开关电源各种拓扑集锦1、先给出六种基本DC/DC变换器拓扑依次为buck，boost，buck－boost，cuk，zeta，sepic变换器以上六种拓扑被认为是DC/DC变换器的六种基本拓扑，不过也有专家认为最基本的拓扑是buck和boost，其他均由此演变而来。
buck变换器为降压变换器，也是最常用的变换器，工程上常用的拓扑基本上是buck族的，如正激，半桥，全桥，推挽等等。
boost变换器为buck的对偶拓扑，是升压变换器，常用于小功率板载电源，大功率PFC电路上，对于隔离的boost 变换器也有推挽，双电感，全桥等电路。
buck－boost是反激变换器的原型，属于升降压变换器。
后面三种电路不是很常用，都是升降压变换器。
从效率的角度来说，这些变换器的输入和输出等同时候，效率最高。
也就是buck最佳占空比为1，boost 为0，buck－boost为0.5。
2、正激变换器：A、绕组复位正激变换器B、LCD复位正激变换器C、RCD复位正激变换器D、有源钳位正激变换器E、双管正激F、无损吸收双正激：G、有源钳位双正激H、原边钳位双正激、I、软开关双正激评论：正激变换器是常用变换器之一，特别在中小功率场合。
正激变换器属于单端变换器，所用开关管少，可靠性高，虽然变压器利用率低，但是在较高频率下其变压器磁通摆幅可以与双端变换器相当。
但是开关管电压应力较大。
双管正激开关管电压应力为输入电压，虽然用了两个管子，但是耐压低，导通电阻也小，损耗也小，同时散热面积相对大了，所以可靠性更好，在中大功率比较常用。
但是双管正激实现软开关较难，就目前的一些拓扑来说，都需要辅助开关管来实现。
如果能不加入辅助管而实现软开关，一定超有前途。
正激变换器也常用来交错并联，来扩大功率，能减小输出滤波器体积。
3、推挽变换器A、推挽变换器B、无损吸收推挽变换器C、推挽正激推挽变换器：推挽变换器是双端变换器。
其实是两个正激变换器通过变压器耦合而来，基本推挽变换器好处是驱动不需隔离，变压器双端磁化，只要两个开关管。
电源拓扑工作原理以及数学公式
电源拓扑工作原理以及数学公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电源拓扑，顾名思义就是指电源系统中不同部件之间的连接方式和工作原理。
在电源系统设计中，拓扑结构是起着至关重要的作用的。
它决定了电源的稳定性、效率和可靠性。
本文将介绍电源拓扑的工作原理以及相关的数学公式。
一、电源拓扑的种类在电源系统中，常见的拓扑结构有多种，如单端、双端、全桥等。
不同的拓扑结构在工作原理上有所差异，适用于不同的应用场景。
下面我们将分别介绍几种电源拓扑的工作原理及数学公式。
1. 单端拓扑单端拓扑是最简单的电源结构，主要由开关管、变压器、整流器和滤波器等组成。
在单端拓扑中，开关管间隔时间地导通和关断，通过变压器实现电压变换，进而得到输出电压。
单端拓扑常用于低功率应用。
单端拓扑的数学公式包括输入功率、输出功率、效率等。
输入功率为Vin*Iin，输出功率为Vout*Iout，效率为输出功率除以输入功率。
通过这些数学公式，可以计算出单端拓扑的性能参数，为电源系统的设计提供参考。
双端拓扑的数学公式与单端拓扑类似，包括输入功率、输出功率、效率等。
通过对这些数学公式的分析，可以评估双端拓扑的性能优劣，并对其进行进一步优化。
3. 全桥拓扑二、数学公式的作用电源拓扑的工作原理虽然复杂，但通过数学公式的分析和计算，可以更好地理解各种拓扑结构的性能和特点。
数学公式是电源系统设计中重要的工具，能够帮助工程师评估电源拓扑的优劣，为系统的优化提供依据。
数学公式不仅可以用于计算电源拓扑的效率和功率转换情况，还可以用于设计参数的选择和系统的仿真分析。
通过对数学公式的合理应用，可以为电源系统的稳定性和可靠性提供保障，确保系统正常工作。
三、结语在今后的电源系统设计工作中，希望工程师们能够充分利用数学公式，深入研究电源拓扑的工作原理，不断提升设计水平，为电源系统的发展做出更大的贡献。
愿电源拓扑的数学公式在电源系统设计中发挥重要作用，为电气行业的发展做出更大的贡献。
12种开关电源拓扑及计算公式
二极管电流
Id1 = Iout × D
二极管反向电压
Vd1 = Vout + Vin ×
Ns Np
8、ACTIVE CLAMP FORWARD 电路
输入输出电压关系
Vout Ns Ton Ns = × = ×D Vin Np T Np
开关管电流
Iq1(max) =
Ns × Iout Np
1 ) 1− D
开关管电压
Vds = Vin × (
二极管电流
Id1 = Iout × D
二极管反向电压
Vd1 = Vout + Vin ×
Ns 1 × Np 1 − D
9、HALF BRIDGE 电路 输入输出电压关系
Vout Ns Ton Ns = × = ×D Vin Np T Np
开关管电流
2、BOOST 电路 输入输出电压关系
Vd1 = Vin
Vout T 1 = = Vin T − Ton 1 − D Iq1(max) = Iout × (
开关管电流
1 ) 1− D
开关管电压
Vds = Vout
Id1 = Iout
二极管电流
二极管反向电压
Vd1 = Vout
3、BUCK BOOST 电路
输入输出电压关系
5、FLYBACK 电路
Vout T × Vout =D Vin 2 × Iout × Lp
开关管电流
Iq1(max) =
Vin × Ton ) Lp
开关管电压
Vds = Vin + Vout ×
Np Ns
二极管电流
Id1 = Iout
二极管反向电压
12种电源拓扑：开关MOS与整流管的应力计算
12种电源拓扑：开关MOS与整流管的应力计算
1、BUCK电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
2、BOOST电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
3、BUCK BOOST电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
4、SEPIC电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
5、FLYBACK电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
6、FORWARD电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
7、2 SWITCH FORWARD电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
8、ACTIVE CLAMP FORWARD电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
9、HALF BRIDGE电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
10、PUSH PULL电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
11、FULL BRIDGE电路
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压
12、PHASE SHIFT ZVT
输入输出电压关系
开关管电压
二极管反向电压。
最全开关电源相关计算
最全开关电源相关计算开关电源是一种将不稳定的电压转换成稳定的输出电压的电源装置。
它采用了开关管（通常是MOS管）的开关动作，通过时序控制产生一个高速的开关电压，然后通过电感和电容进行滤波以得到稳定的输出电压。
开关电源的效率高、体积小、重量轻且可靠性强，因此在现代电子设备中得到广泛应用。
在设计和计算开关电源时，一般需要考虑以下几个方面：1.输入功率计算：输入功率（Pin）是指从交流电源输入到开关电源的实际功率，可以通过以下公式计算：Pin = Vac × Iac × Power Factor其中，Vac是交流电源的电压值，Iac是交流电源的电流值，Power Factor是功率因素。
2.输出功率计算：输出功率（Pout）是指开关电源输出的电功率，可以通过以下公式计算：Pout = Vout × Iout其中，Vout是开关电源的输出电压值，Iout是开关电源的输出电流值。
3.开关电源的效率计算：效率（η）是指开关电源输出功率与输入功率之间的比率，可以通过以下公式计算：η = Pout / Pin × 100%4.输出电压波动计算：输出电压波动（Vripple）是指开关电源输出电压的纹波（波动），可以通过以下公式计算：Vripple = (ΔI × DT) / (2 × C)其中，ΔI是输出电流的波动值，DT是开关频率下通导时间的百分比，C是输出电容值。
5.电感电流峰值计算：电感电流峰值（Ipeak）是指开关电源输出电感上的最大电流值，可以通过以下公式计算：Ipeak = Iout + (ΔI / 2)其中，Iout是开关电源的输出电流值，ΔI是输出电流的波动值。
6.输出电容计算：输出电容（Cout）是为了减小输出电压波动而加入的电容，可以通过以下公式计算：Co ut = (ΔI × DT) / (2 × Vripple)其中，ΔI是输出电流的波动值，DT是开关频率下通导时间的百分比，Vripple是允许的输出电压波动值。
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输入输出电压关系
D
T
Ton
Vin Vout ==
开关管电流
Iout
Iq =(max)1开关管电压
Vin
Vds =二极管电流
)
1(1D Iout Id −×=二极管反向电压
Vin
Vd =12、BOOST 电路
输入输出电压关系
D
Ton T T Vin Vout −=
−=11
开关管电流
11(
(max)1D
Iout Iq −×=开关管电压
Vout
Vds =二极管电流
Iout
Id =1二极管反向电压
Vout
Vd =13、BUCK BOOST 电路
输入输出电压关系
D
D
Ton T Ton Vin Vout −=
−=1开关管电流
11(
(max)1D
Iout Iq −×=开关管电压
Vout
Vin Vds −=二极管电流
Iout
Id =1二极管反向电压
Vout
Vin Vd −=1
输入输出电压关系
D
D
Vin Vout −=
1开关管电流
)1(
(max)1D
D Iout Iq −×=开关管电压
Vout
Vin Vds +=二极管电流
Iout
Id =1二极管反向电压
Vin
Vout Vd +=15、FLYBACK 电路
输入输出电压关系
Lp
Iout Vout
T D Vin Vout ×××=2开关管电流
(max)1Lp
Ton
Vin Iq ×=
开关管电压
Ns
Np Vout Vin Vds ×
+=二极管电流
Iout
Id =1二极管反向电压
Np
Ns Vin Vout Vd ×
+=16、FORW ARD 电路
输入输出电压关系
D Np
Ns
T Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流
Iout Np
Ns
Iq ×=
(max)1开关管电压
Vin
Vds ×=2二极管电流
D
Iout Id ×=1
二极管反向电压
Np
Ns Vin Vout Vd ×
+=17、2SWITCH FORWARD 电路
输入输出电压关系
D Np
Ns
T Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流
Iout Np
Ns
Iq ×=
(max)1开关管电压
Vin
Vds =二极管电流
D
Iout Id ×=1二极管反向电压
Np
Ns Vin Vout Vd ×
+=18、ACTIVE CLAMP FORWARD 电路
输入输出电压关系
D Np
Ns
T Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流
Iout Np Ns
Iq ×=
(max)1开关管电压
)11(
D
Vin Vds −×=二极管电流
D
Iout Id ×=1二极管反向电压
D
Np Ns Vin Vout Vd −×
×
+=111
输入输出电压关系
D Np
Ns
T Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流
Iout Np
Ns
Iq ×=
(max)1开关管电压
Vin
Vds =二极管电流
)21(2
1D Iout
D Iout Id −×+
×=二极管反向电压
2
1Vin Np Ns Vd ×=
10、PUSH PULL 电路
输入输出电压关系
D Np
Ns
T Ton Np Ns Vin Vout ××=××=22开关管电流
Iout Np
Ns
Iq ×=
(max)1开关管电压
Vin
Vds ×=2二极管电流
)21(2
1D Iout
D Iout Id −×+
×=二极管反向电压
Np
Ns Vin Vd ×
=1
输入输出电压关系
D Np
Ns
T Ton Np Ns Vin Vout ××=××=22开关管电流
Iout Np
Ns
Iq ×=
(max)1开关管电压
Vin
Vds =二极管电流
)21(2
1D Iout
D Iout Id −×+
×=二极管反向电压
Np
Ns Vin Vd ×
=112、PHASE SHIFT ZVT
输入输出电压关系
D Np
Ns
T Ton Np Ns Vin Vout ××=××=22开关管电流
Iout Np
Ns
Iq ×=
(max)1开关管电压
Vin
Vds =二极管电流
Iout Id ×=
2
1
1二极管反向电压
Np
Ns Vin Vd ×
=1。