今天給大家分享的是：12 種開關(guān)模式電源拓撲（電路圖+計算公式+應(yīng)用）

一、12 種開關(guān)模式電源拓撲總結(jié)

話不多說，直接上圖，這里分為非隔離式和隔離式兩種：

非隔離式拓撲總結(jié)

隔離式拓撲總結(jié)

下面是關(guān)于如何選擇開關(guān)模式電源拓撲的簡單總結(jié)：

如何選擇開關(guān)模式電源拓撲總結(jié)

下面詳細介紹每個開關(guān)模式電源拓撲。

二、Buck

1、Buck

BUCK是最簡單最常見的拓撲之一，非常適合作為用于降壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

不僅可以實現(xiàn)高效率，也可以達到高功率。

BUCK轉(zhuǎn)換器的缺點是輸入電流始終不連續(xù)，從而導(dǎo)致高EMI。不過EMI問題可以通過片式磁珠、共模扼流圈和濾波器扼流圈等濾波器組件解決。

Buck

2、Buck電路公式

Buck

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

三、Boost

1、Boost

與Buck拓撲一樣，Boost也是非隔離的，Boost拓撲會升高電壓。

由于Boost 拓撲在連續(xù)導(dǎo)通模式下工作時會以連續(xù)、均勻的方式吸收電流，因此它是功率因素校正電路的理想選擇。

Boost

2、Boost計算公式

Boost計算公式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

四、Buck-Boost

1、Buck-Boost

Buck -Boost 可以升高或者降低電壓。這種拓撲結(jié)構(gòu)在電池供電的應(yīng)用中特別有用，其中輸入電壓隨時間變化，但具有輸出電壓反相的缺點。

Buck -Boost 拓撲的另一個缺點是開關(guān)沒有接地，這樣的話驅(qū)動電路會變得比較困難。僅使用單個電感就可以輕松獲得Buck -Boost 電感和EMI組件。

Buck-Boost

2、Buck-Boost計算公式

Buck-Boost

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

五、Sepic

1、Sepic

不喜歡相對于輸入電壓的反相輸出電壓，可以考慮單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC)。

單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC) 是一種 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓撲，可根據(jù)從高于輸出電壓到低于輸出電壓的變化的輸入電壓提供正穩(wěn)壓輸出電壓。

Sepic是一種沒有反向電壓的降壓/升壓轉(zhuǎn)換器拓撲。

SEPIC 轉(zhuǎn)換器需要一個額外的電感和一個隔直電容才能運行，但連續(xù)的輸入電流消耗有利于減少電磁干擾 (EMI)。

SEPIC 拓撲的一個缺點需要更大的占地面積。

Sepic

2、Sepic計算公式

Sepic

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

六、?uk

除了兩個電感之外，SEPIC 和 ?uk 拓撲都使用電容來存儲能量。兩個電感可以是單獨的電感，也可以是耦合電感形式的單個組件。

這兩種拓撲與降壓-升壓拓撲相似，都可以升壓或降壓輸入電壓，非常適合電池應(yīng)用。

SEPIC 相對于 ?uk 和降壓-升壓轉(zhuǎn)換器具有額外的優(yōu)勢，因為它的輸出是非反相的。SEPIC/?uk 拓撲的一個優(yōu)點是電容可以提供一些有限的隔離。耦合電感可用于 SEPIC 和 ?uk 拓撲，并且可隨時提供定制電感來滿足特殊需求。

?uk

七、反激式

1、反激式

反激式本質(zhì)上是降壓-升壓拓撲，通過使用變壓器作為存儲電感來隔離。變壓器不僅提供隔離，而且通過改變匝數(shù)比，可以調(diào)節(jié)輸出電壓。

由于使用了變壓器，因此可以進行多個輸出。

反激式是低功耗應(yīng)用中最簡單、最常見的拓撲，非常適合高輸出電壓，但峰值電流非常高，不太適合10A以上的輸出電流。

反激式相對于其他隔離拓撲的一個優(yōu)點是，其中許多拓撲需要單獨的存儲電感。由于反激式變壓器實際上是存儲電感，因此不需要單獨的電感。

反激式

2、反激式計算公式

反激式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

八、正激式

1、正激式

正激式轉(zhuǎn)換器實際上是一個變壓器隔離降壓轉(zhuǎn)換器。正激轉(zhuǎn)換器最適合低功耗應(yīng)用。

雖然效率和反激式相當，但缺點是輸出端有一個額外的電感，不太合適高電壓輸出。當需要高輸出電流時，正激轉(zhuǎn)換器與反激轉(zhuǎn)換更有優(yōu)勢。

正激式

2、正激式計算公式

正激式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

九、雙晶體管正激式

1、雙晶體管正激式

雙晶體管拓撲是一種非常可靠的設(shè)計，不會因電壓尖峰而對晶體管造成壓力。

由于輸入和輸出之間存在隔離，因此雙晶體管正激轉(zhuǎn)換器屬于初級開關(guān)轉(zhuǎn)換器系列。適用于高達數(shù)百瓦的輸出功率，兩個晶體管由脈寬調(diào)制控制電壓同時導(dǎo)通和截止。

雙晶體管正激式

2、雙晶體管正激式計算公式

雙晶體管正激式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十、主動鉗位正激式

主動鉗位正激式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十一、半橋

1、半橋

半橋拓撲與推挽拓撲一樣，可以很好地擴展到更高的功率級別，并且基于正激轉(zhuǎn)換器拓撲。如果兩個開關(guān)同時打開，則該拓撲也存在相同的直通電流問題。為了控制這一點，每個開關(guān)的導(dǎo)通時間之間需要有一個死區(qū)時間。這將占空比限制在 45% 左右。有利的是，半橋拓撲開關(guān)應(yīng)力等于輸入電壓，使其更適合 250VAC 和 PFC 應(yīng)用。

另一方面，輸出電流比推挽拓撲高得多，因此不太適合高電流輸出。

半橋

2、半橋計算公式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十二、Push-Pull

1、Push-Pull

推挽式拓撲本質(zhì)上是一個正向轉(zhuǎn)換器，具有2個初級繞組，用于創(chuàng)建雙驅(qū)動繞組，比反激式更能有效地利用變壓器的核心。

另一方面，一次僅使用一半的銅。從而顯著增加類似尺寸變壓器的銅損。對于類似的功率水平，與正激轉(zhuǎn)換器相比，推挽式轉(zhuǎn)換具有更小的濾波器。

然而，推挽式轉(zhuǎn)換器相對于反激式和正激式轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢在于它們可以擴展到更高的功率。推挽式轉(zhuǎn)換器的開關(guān)控制可能很困難，因為必須小心不要同時打開兩個開關(guān)。這樣做會在變壓器中產(chǎn)生相等且相反的磁通，從而導(dǎo)致低阻抗和通過開關(guān)的非常大的直通電流，從而可能損壞開關(guān)。

推挽式拓撲的另一個缺點是開關(guān)應(yīng)力非常高 (2?VIN)，這使得該拓撲不適合 250VAC 和 PFC 應(yīng)用。

Push-Pull

2、Push-Pull計算公式

Push-Pull

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十三、全橋

H橋由四個開關(guān)組成，用于控制流向負載的電流，這實際上只是用開關(guān)控制電流方向的一種方法。

比如說，要反轉(zhuǎn)電機，電源必須反轉(zhuǎn)，這就是 H 橋的作用，H 橋電路最典型的應(yīng)用也是電機控制。

有多種不同的 H 橋設(shè)計，實際電路將取決于晶體管的數(shù)量、布局類型、控制線的數(shù)量、電橋的電壓和許多其他因素。

使用 H 橋時必須非常小心的一件事是不要造成短路。如果發(fā)生短路，肯定會燒毀 H 橋。