DCDC模块常见电路拓扑
DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解
DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解一、DC-DC电源基本拓扑分类：开关电源的三种基本拓扑结构有Buck、Boost、Buck-boost（反极性Boost）。
如果电感连接到地，就构成了升降压变换器，如果电感连接到输入端，就构成了升压变换器。
如果电感连接到输出端，就构成了降压变换器。
基本拓扑图如下：1.Buck2.Boost3.Buck-Boost二、DC-DC复杂拓扑结构1.反激隔离电源（FlyBack）另外有些隔离电源拓扑就是通过基本拓扑增加变压器或者变化得到的，例如反激隔离电源（FlyBack）。
2.Buck+Boost拓扑本质是用一个降压“加上”一个升压，来实现升降压。
SEPIC拓扑：集成了Boost和Flyback拓扑结构3.Cuk、Sepic、Zeta拓扑通过基本拓扑直接组合，形成了三个有实用价值的拓扑结构：Cuk、Sepic、Zeta。
Cuk的本质是Boost变换器和Buck变换器串联，Sepic的本质是Boost和Buck-Boost串联，Zeta可以看成Buck和Buck-Boost串联。
但是里面有些细节按照电流的方向在演进的过程中调整了二极管的方向，两极串联拓扑节省了复用的器件。
通过这样串联和演进，产生了新的三个电源拓扑。
同时，如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑。
4.四开关Buck-Boost拓扑同时，如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑5.反激、正激、推挽拓扑的演进利用变压器代替电感，可以把Boost演进为一个新拓扑FlyBack即反激变换器（反激的公式来看又是很像Buck-Boost，这里变压器不同于电感，也有说法会说反激是Buck-Boost变过来的）。
可以把Buck电路的开关通过一个变压器进行能量传递，就形成正激变换器。
将两个正激变换器进行并联，可以形成推挽拓扑。
正激的变压器，是直接输送能量过去，而不是像反激变压器那样传递能量。
dcdc常用电路拓扑结构
dcdc常用电路拓扑结构
DCDC常用电路拓扑结构是现代电力转换技术中的关键部分，被广泛应用于各
种电子设备的电源系统。
DCDC转换器主要用于将直流电压转换为其他电压级别的直流电压，以满足不同电子设备对电源的需求。
以下是一些常见的DCDC电路拓
扑结构：
1. 正激式转换器：正激式转换器采用周期性开关控制，在输入电压周期性切换
时将能量传递到输出电路。
常见的正激式转换器包括Buck和Boost转换器，它们
可以将输入电压降低或提高到所需的输出电压。
2. 反激式转换器：反激式转换器也使用周期性开关控制，但是输入和输出之间
通过变压器进行能量传递。
反激式转换器在电源适配器和低功率设备中广泛使用。
3. 前馈式转换器：前馈式转换器将输入电能分配到多个转换器，以实现较高的
效率和较低的电磁干扰。
前馈式转换器适用于高功率应用，如电动汽车充电器和工业电源系统。
4. 半桥和全桥转换器：半桥和全桥转换器将高频信号应用到精确控制的开关上，以产生所需输出电压。
它们常用于数码产品和电信设备中。
需要注意的是，以上只是一些常见的DCDC电路拓扑结构，实际应用中还有更多的变种和组合。
选择适当的电路拓扑结构需要考虑功率需求、效率要求、成本和尺寸等因素，以确保电源系统的稳定性和可靠性。
一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法
一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法三电平DC-DC变流器（Three-Level DC-DC Converter）是一种常用于直流电源系统的拓扑电路，在不同电压级别之间进行能量转换的过程中起着重要作用。
本文将介绍三电平DC-DC变流器的拓扑电路以及共模电压抑制方法。
三电平DC-DC变流器的拓扑电路通常由两个半桥组成，每个半桥由两个功率开关和两个二极管构成。
其中，频率调制技术（PWM）被应用于实现灵活的电压调节和高效能量转换。
利用PWM技术，通过调整开关频率和占空比，可以控制输出电压的大小和方向，实现电能转换。
为了控制电压和电流的平稳输出，同时减少电磁干扰和电压波动，共模电压抑制方法被引入到三电平DC-DC变流器中。
共模电压是指在电路的不同部分之间存在的相对于地的电压差。
当共模电压过高时，可能会导致设备损坏或工作不稳定。
因此，必须采取措施来抑制共模电压的出现。
一种常见的共模电压抑制方法是使用滤波电感和电容的组合构建低通滤波器。
滤波器的作用是通过阻断高频部分的信号从而抑制共模电压的干扰。
滤波器的设计应该考虑电流和频率范围，并具有良好的抑制性能。
此外，通过合理布局和绝缘设计，可以降低共模电压的出现。
在电路设计过程中，仔细选择和布置元件、降低电磁干扰以及采用适当的绝缘措施，可以有效减少共模电压的影响。
综上所述，三电平DC-DC变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法对于直流电源系统具有重要意义。
通过合理设计和控制，可以确保稳定可靠的能量转换，并减少共模电压对电路的影响。
在实际应用中，需要根据具体要求和特定场景进行适当调整和改进，以实现最佳性能。
大功率DCDC变换器主电路拓扑有很多种
Uc3846详解大功率DC/DC变换器主电路拓扑有很多种，诸如双管正激式、推挽式、半桥式和全桥式等。
控制芯片的种类也非常多，主要分为电流控制型与电压控制型两大类。
电压控制型只对输出电压采样，作为反馈信号进行闭环控制，采用PWM技术调节输出电压，从控制理论的角度看，这是一种单环控制系统。
电流控制型是在电压控制型的基础上，增加一个电流负反馈环节，使其成为双环控制系统，从而提高了电源的性能。
根据对各种拓扑和控制方式的技术成熟程度，工程化实现难度，电气性能以及成本等指标的比较，本文选用半桥式DC/DC变换器作为主电路，电流型PWM控制芯片UC3846作为该系统的控制单元。
1 电压控制型脉宽调制器和电流控制型脉宽调制器[1]图1为电压控制型变换器的原理框图。
电源输出电压的采样反馈值Vf与参考电压Vr进行比较放大，得到误差信号Ve，它与锯齿波信号比较后，PWM比较器输出PWM控制信号，经驱动电路驱动开关管通断，产生高频方波电压，由高频变压器传输至副方，经整流滤波得到所需要的电压。
改变电压给定Vr，即可改变输出电压Vo。
图2为电流控制型变换器的原理框图。
恒频时钟脉冲置位R－S锁存器，输出高电平，开关管导通，变压器原边的电流线性增大，当电流在采样电阻Rs上的压降Vs达到Ve时，PWM比较器翻转，输出高电平，锁存器复位，驱动信号变低，开关管关断，直到下一个时钟脉冲使R－S锁存器置位。
电路就是这样逐个地检测和调节电流脉冲的。
当电源输入电压和/或负载发生变化时，两种控制类型的动态响应速度是不同的。
如果电压升高，则开关管的电流增长速度变快。
对电流控制型而言，只要电流脉冲一达到设定的幅值，脉宽比较器就动作，开关管关断，保证了输出电压的稳定。
对电压控制型而言，检测电路对电流的变化没有直接的反映，一直等到输出电压发生变化后才去调节脉宽，由于滤波电路的滞后效应，这种变化需要多个周期后才能表现出来，显然动态响应速度要慢得多，且输出电压的稳定性也受到一定的影响。
DCDC变换器的拓扑结构
摘要：首先阐述了三电平DC/DC变换器拓扑的推导过程，给出了6种非隔离三电平DC/DC变换器和5种隔离三电平DC/DC变换器拓扑结构；分析了三电平DC/DC变换器中，如何设计滤波电路的参数以提高其动态品质；最后以Buck三电平变换器和Buck Boost三电平变换器为例，分析了滑模控制在三电平DC/DC变换器中的应用前景。
关键词：三电平；DC/DC变换器；滑模控制1 引言J.Renes Pinheiro于1992年提出了零电压开关三电平DC/DC变换器[1]，该变换器的开关应力为输入直流电压的1/2，非常适合于输入电压高、输出功率大的应用场合。
因此，三电平DC/DC变换器引起了广泛关注，得到了长足发展。
目前，三电平技术在已有的DC/DC 变换器中，均得到了很好的应用。
部分三电平DC/DC变换器在降低开关应力的同时，还大大减小了滤波器的体积，提高了变换器的动态特性。
三电平技术的应用，充分体现了“采用有源控制的方式减小无源元件体积”的学术思想。
2 三电平DC/DC变换器拓扑的推导与发展2.1 三电平两种开关单元文献[2]分析了三电平DC/DC变换器的推导过程：用2只开关管串联代替1只开关管以降低电压应力，并引入1只箝位二极管和箝位电压源(它被均分为两个相等的电压源)确保2只开关管电压应力均衡。
电路中开关管的位置不同，其箝位电压源与箝位二极管的接法也不同。
文中提取出2个三电平开关单元如图1所示。
图1(a)中，箝位二极管的阳极与箝位电压源的中点相连，称之为阳极单元；图1(b)中，箝位二极管的阴极与箝位电压源的中点相连，称之为阴极单元。
2.2 六种非隔离三电平DC/DC变换器三电平DC/DC变换器的推导过程可以总结为以下三个步骤：一是将基本变换器的开关管替换为相互串联的2只开关管；二是寻找或构成箝位电压源；三是从箝位电压源的中点引入1只箝位二极管到相互串联的2只开关管的中点，箝位二极管的放置与2只开关管与箝位电压源联接的地方有关。
光伏逆变器的dcdc拓扑
光伏逆变器的dcdc拓扑1.引言1.1 概述光伏逆变器是将光伏电池发出的直流电能转换为交流电能的装置。
其核心部分是DC-DC拓扑，它能够实现对直流电压进行有效的调整和转换，以满足逆变器和光伏电池的工作要求。
DC-DC拓扑是指将一个直流电源的电压转换到另一个电压水平的电路结构。
它是光伏逆变器中的关键组成部分，用于将光伏电池发出的直流电能转换为适合于输送到电网的交流电能。
因此，DC-DC拓扑在光伏逆变器中发挥着至关重要的作用。
光伏逆变器的DC-DC拓扑应用有许多种。
其中比较常见的有升压拓扑、降压拓扑和升降压拓扑。
升压拓扑适用于光伏电池电压较低的情况，能够将低电压的直流电能转换为高电压的直流电能。
降压拓扑适用于光伏电池电压较高的情况，能够将高电压的直流电能转换为低电压的直流电能。
而升降压拓扑则是一种能够实现对直流电压进行升压或降压的多功能拓扑。
总之，光伏逆变器的DC-DC拓扑是光伏电池转换为交流电的核心环节。
它通过有效的电压调整和转换，实现了光伏逆变器和光伏电池之间的协同工作。
掌握不同拓扑的应用特点和优势，对于光伏逆变器的设计和性能提升具有重要意义。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分旨在介绍本文的结构框架，帮助读者了解全文的组织结构和内容安排。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
其中引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节；正文部分包括DC-DC拓扑概述和光伏逆变器的DC-DC拓扑应用两个小节；结论部分包括总结和展望两个小节。
引言部分首先对光伏逆变器的DC-DC拓扑进行简要概述，介绍其基本概念和作用。
接着，介绍了本文的结构框架，即引言、正文和结论三个部分的内容。
最后，明确了本文的目的，即通过对光伏逆变器的DC-DC 拓扑进行深入研究，揭示其应用领域和重要性。
正文部分首先对DC-DC拓扑进行了全面的概述，包括定义、分类和基本特点等方面的内容。
进一步，详细讨论了光伏逆变器的DC-DC拓扑应用，重点介绍了其在光伏发电系统中的作用和优势。
一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法 -回复
一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法-回复“一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法”引言：随着新能源技术的迅速发展，直流电能的应用越来越广泛。
其中，三电平dcdc变流器作为一种常用的电能转换器，可以实现高效率、高可靠性的能量转换。
本文将介绍一种三电平dcdc变流器的拓扑电路及共模电压抑制方法。
第一部分：三电平dcdc变流器的拓扑电路三电平dcdc变流器采用了一种特殊的拓扑结构，能够将直流电源的电压转换为输出电压。
其基本拓扑电路如下：Vdc/，-. ,\ /Iin S1 L1 BT/ \-' '` Vout其中，Vdc为直流电源的电压，Iin为输入电流，S1为开关1，L1为电感，BT为双向开关，Vout为输出电压。
第二部分：共模电压抑制方法在三电平dcdc变流器的运行过程中，由于系统的非线性特性，会产生一些共模电压，给系统带来干扰。
为了抑制这些共模电压，可以采用以下方法：1. 改进开关模式控制策略：传统的开关模式控制策略容易产生较大的共模电压。
可以通过改进控制策略，减小开关频率，降低开关切换带来的电压干扰。
2. 优化滤波电路：合理选择滤波电容和电感参数，可以减小共模电压的产生。
通过降低电容和电感的频率响应，降低共模电压的幅值。
3. 采用绕线剥离技术：在设计电感和变压器时，可以采用绕线剥离技术，将电感和变压器的绕线分离开来，减小共模电压的影响。
4. 使用磁性材料：在设计变压器和电感时，可以使用具有高磁导率的磁性材料，提高磁耦合效率，减小共模电压的产生。
5. 使用干扰抑制电路：在输出端添加合适的干扰抑制电路，可以有效地抑制共模电压的干扰。
结论：三电平dcdc变流器是一种高效率、高可靠性的电能转换器，可以将直流电源的电压转换为输出电压。
然而，在其运行过程中，受系统的非线性特性影响，会产生共模电压干扰。
通过采用改进开关模式控制策略、优化滤波电路、绕线剥离技术、使用磁性材料和添加干扰抑制电路等方法，可以有效地抑制共模电压的产生，提高系统的稳定性和可靠性。
DCDc模块常见电路拓扑
td1
td 2
Sa
D
Vin
Lm n:1
Lo Vo
S1
1-D
-
Io
Vc
+
IL
+
VT
-
Vd
Vin
Sa
Ip Lk
s
S1
D
Ip Im
G
S
根据变压器的伏秒平衡：
t0 t1 t2 t3 t4 t5t6=t0
IL
ΔIL
Io
VinDT=Vc(1-D)T
Vc=VinD/(1-D)
Vds=Vc+Vin
根据电感的伏秒平衡：
Vin
IL
?Im ?
(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T
Vds=Vin/(1-D)
VT
Vo=VinD/n
Vin/n -Vc/n
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward) ：
Vc=VinD/(1-D)
Vin
Vds=Vin/(1-D)
10
9
8
7
6 Vc( D)
5 Vds( D)
4
3
2
1
0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 D
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward) ：
T
Sa
D
Vin
n:1
Lo Vo
S1
1-D
Cr Lm
Io
+
IL
VT
Vin
-
Vd
Sa
Ip Lk
s
S1
D
Ip Im
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n:1
Lo
Vo Io
Vgs
D
1-D
Lm
IL Vds Ip Lk D S IL
Vin
Cr
Ip
t0 t1 t2 t3
Im
t4 t5
Io
G
ΔIL
[t0, t1]
I m VinDT / Lm
VL Vin/n-Vo
I L (Vin / n Vo ) DT / Lo
I P I m nI L
Lm
D
Vo
Vin
D1
D2
Vo
S
S
反激型变换器
正激型变பைடு நூலகம்器
Vin
S2 D1
L Vo
S1
D2
桥式变换器
反激变换器（Flyback）工作原理 （电流连续模式）：
Vin
n:1
D
Vo
Io
Vgs D
T 1-D
Vin+nVo
Lm Co
Vin
Vds D G S Im ID-p Ip
根据变压器的伏秒平衡：
Vin * DT nVo * (1 D )T
I L (Vin / n Vo ) DT / Lo
I P I m nI L
-Vc/n
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)：
td 1
td 2
Sa Vin Vc + Sa Ip S1 G Lk D S + VT
-
D
1-D
Lm
n:1
Lo
Vo Io
S1
-Vo
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)：
T Vin
n:1
L
Vo Io
Vgs
D
1-D
Lm
IL Vds Ip Lk D S IL
V1
Vc
Vin
Cr
Ip
t0 t1 t2 t3
Im
t4 t5
Io
G
ΔIL
[t1, t2]
2I p V1 V c I m Lk Lm
[t4, t5] 根据电感的伏秒平衡：
(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T Vo=VinD/n -Vo VL Vin/n-Vo
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)特征：
Vin
Vo
Cr
优点：
1. 2. 电路简单。 线性输出控制特性。 不需要辅助的吸收回路。
Vin Cr
Vin
根据变压器的伏秒平衡：
Vo Vin * D n * (1 D )
Vo ' Vo
根据能量守恒：
1 2 LmI
2 p
Io
Vo R
2
T
VL
Vin
Ip
VinDT Lm
Vo
RT 2 Lm
-nVo
VinD
-nVo’
反激变换器（Flyback）工作原理：
Vin
n:1
D
Vo
Io
Vgs D
Vr
T 1-D
Vin+nVo
Lm Co
Lk D G S
Vin
Vds Ip Im ID-p ID
Io
Vr=？
I D Vo (1 D )T / Lm
ID p
Io 1 D
I D 2
Ip
ID p n
VL
Vr Lk Cds * Ip
Vin
1 2
CdsVr
2
1 2
LkIp
2
-nVo
反激变换器（Flyback）工作原理：
Vin
n:1
D
Vo
Io
R Vc
Lm Co
Lk D G S
Vc
Ploss=(Vc-Vin)2/R
Vc
Lk D
R
G
S
Ploss=(Vc)2/R
反激变换器（Flyback）工作原理：
Vin
n:1
D
T Vo Vgs
D
Vr
1-D
Vin+nVo Vin
Io
Lm Co
Lk D G S ID Im ID-p Vds
ΔIL
Io
Vin/n
根据电感的伏秒平衡：
(Vin/n-Vo)DT=Vo(1-D)T Vo=VinD/n -Vc/n
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)：
Vc=VinD/(1-D)
Vin
10 9 8 7 6 Vc ( D ) Vd s ( D ) 5 4 3 2 1 0 0 0.1 0.2
DC/DC模块电源常用的电路形式
开关电源功率电路分析要点
1. 2. 3. 4. 5. 电容的电压不能突变, 电感的电流不能突变 流经电容的电流平均值为零, 电感两端电压的平均值为零 理想变压器电压与匝数成比且同名同极性, 电流与匝数成反比且点进点出 电容恒流充电的公式为 C * U I * T , 电感恒压储能的公式为 L * I U * T 变压器与电感的伏秒积必须平衡
-
D
1-D
Lm
n:1
Lo
Vo Io
S1
IL Vds
Vin
Ip
t0 t1 t2 t3
Im
t4 t5 t6=t0
ΔIL
Io
[t4, t5]
激磁电流对主开关的输出 电容放电。
VT
Vin/n
-Vc/n
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)：
td 1
td 2
Sa Vin Vc + Sa Ip S1 G Lk D S IL + VT
VL
Vin/n-Vo
-Vo
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)：
T Vin
n:1
L
Vo Io
Vgs
D
1-D
Lm
IL Vds Ip Lk D S IL
Vin
Cr
Ip
t0 t1 t2 t3
Im
t4 t5
Io
G
ΔIL
[t3, t4]
t 4 t1 LmCr
VL
Vin/n-Vo
Vds=Vin/(1-D)
0.3
0.4
0.5 D
0.6
0.7
0.8
0.9
1
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)特征：
Vin
Vo
Sa
优点：
1. 2. 变压器最优化复位（电压应力 低）。 输入电压范围宽。 线性输出控制特性。 不需要辅助的吸收回路。
Vin Sa
Vo
3. 4.
缺点：
1.
Vin Vo
钳位电压建立较慢，启动过程 变压器易偏磁。 对输入电压的动态响应慢。
2.
Sa
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)：
Asymmetrical Full Bridge DC/DC Converter
桥式变换器（Bridge Type Converter)：
IL Vds
Vin
Ip
t0 t1 t2 t3
Im
t4 t5
Io
[t1, t2]
Vc ( t 2 t1) ( Ip Im) Lk ( t 2 t1) ( Io / n ) * Lk / Vc
IL
ΔIL
VT
Vin/n
* 副边电压的死区跟Lk和Io有关， 跟原边开管的死区无关
-Vc/n
VT Vin/n
* 原边开管的死区时间需满足：
td 1 ( t 2 t1)
-Vc/n
有源钳位正激变换器（Active Clamped Forward)：
td 1
td 2
Sa Vin Vc + Sa Ip S1 G Lk D S IL + VT
-
D
1-D
Lm
n:1
Lo
Vo Io
S1
IL Vds
Vin
S2 D1
L
Vin
Vo
S2 D1
L
Vo
S1
D2
S1
D2
半桥变换器
全桥变换器
L
Vin
S2 Vo
Buck-Boost电路工作原理：
D
L
Vo
Io S1 S2 D
T
1-D
S1
Vin
D
S2
Vin UL
-Vo
根据L的伏秒平衡原则： Vin*DT=(Vo+2Vd)*(1-D)T
IL
Io
Io
Vo=Vin *D/(1-D)-2Vd
Vds1
Vin
根据L在(1-D)T时间的基本方程： L*ΔIo=(Vo-2Vd)(1- D)T
Lm,Cr的选取原则：
Lm * Cr 1
2
(1 D max ) T
2
2
-Vo
谐振复位正激变换器（Resonant Reset Forward)：
T Vin
n:1
L
Vo Io
Vgs
D
1-D
Lm
IL Vds Ip Lk D S IL
Vin
Cr
Ip
t0 t1 t2 t3
Im
t4 t5
Io