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一、开关电源基础03:正激和反激开关电源拓扑(3)-反激拓扑
反激变换器的原型是BUCK-BOOST电路；在开关导通时储存磁场能量，而在开关断开时将磁场能量转化为电场能量送到负载和输出滤波电容，补偿电容单独提供负载电流时的消耗。
反激拓扑结构如下左图所示，其主要优点：
反激拓扑主要缺点：
反激拓扑工作过程如下，波形如上右图所示。
1，初级电流为三角波，峰值为Ip，初级电流有效值Irms=(Ip/√3)*√(Ton/T)。
2，交错反激拓扑如下左图所示，由两个不连续模式反激变拓扑组成，两个开关交替导通，次级电流通过整流管互相叠加；其输出功率可达到反激拓扑的2倍，主要限制是其原副边峰值电流太高，但也可通过连续模式反激拓扑来实现（成本太高）。
交错反激拓扑，从能量传输角度来看就是两个反激拓扑的组合，具体工作过程参考上节反激拓扑。
本章我们介绍了正激式和反激式电源拓扑，上述拓扑分析中的很多参数：例如导通时间限制，最小电流估算，电源效率等都只是为了计算而做的假设。我们本章主要是关于各种正激式拓扑的原理分析，大家可以通过本章理解各种隔离式电源拓扑的发展脉络和优缺点。我们总结所有如上的拓扑设计，可以得到开关电源关注的几个重要参数：MOS管耐压要求（Vdc或2*Vdc），变压器磁芯偏心，磁芯利用效率（1倍或2倍，决定输出功率的大小），开关电源体积（1个变压器或两个变压器）以及成本。我们可以根据我们实际的需求，选择合适的电源拓扑。
关于这些电源拓扑的详细设计：器件选型及环路设计等，后续章节具体分析。原本计划用两章篇幅来结束电源拓扑专题，不过写着写着就超了。本章内容还是有比较大难度的，胖友们需要沉下心来，集中精神、好好理清楚各种不同电源拓扑的工作过程，这样才能理解每种电源拓扑的闪光之处。
二、开关电源功率变换器拓扑与设计图书信息
开关电源功率变换器的拓扑与设计是一本由张兴柱编著的专业书籍，它详细探讨了这一领域的关键技术。这本书由中国电力出版社出版，于2010年1月1日发行，提供了丰富的理论知识和实用指导。它以16开本呈现，为读者提供了清晰的阅读体验。该书的国际标准书号（ISBN）为9787508390154，定价为人民币36.00元，无论是对于科研人员还是工程技术人员，都是一本值得参考的工具书，可以帮助读者深入了解开关电源功率变换器的设计原理和实际应用方法。
书中涵盖了各种拓扑结构的分析，如Buck、Boost、buck-boost等，以及它们在不同应用场景下的设计策略。作者深入浅出地解释了如何选择合适的拓扑，如何优化效率，如何处理电磁兼容问题等，使读者能够掌握设计开关电源的关键步骤和技巧。
对于想要在开关电源设计领域提升专业素养的读者，这本书无疑是一份宝贵的学习资料，无论是初学者还是有一定经验的工程师，都能从中获得实用的知识和灵感。通过阅读这本书，读者将能更好地理解和应对实际工作中遇到的挑战，提升工作效率和产品质量。
扩展资料本书作者是国内第一个开关电源方面的博士学位获得者，书中所述是其二十多年科学研究和技术研发的经验集成。
开关电源拓扑结构详解
2022-08-04 14:44·衡丽电子
一、绪论开关电源电路拓扑是指功率器件和电磁元件连接在电路中的方式，而磁性元件设计、闭环补偿电路以及所有其他电路元件的设计都依赖于拓扑。拓扑可分为：开关型和非开关型两大类。其中开关型拓扑又可以进一步分成两类——直流变换器和交流变换。常见的开关电源拓扑大约有10种，每种拓扑都有自己的特点和适用场合。在选用时需要注意哪些问题呢？首先是输入电压范围：一般情况下，输入电压为220V，240v或380v.其次是负载容量大小及供电方式。选择的原则取决于它是大功率还是小功率，输出低压输出高压输出还是低，以及是否需要尽可能少的器件。因此，要正确选择拓扑，必须熟悉不同拓扑的优缺点及其适用范围。错误的选择可能会从一开始就给电源设计带来厄运。正确选择并合理应用各种拓扑对于整个电路设计来说至关重要。本文将对常见的开关电源基本拓扑进行详细介绍，让读者能够更快更好地了解和使用这些拓扑。开关电源的10基本拓扑结构，帮助系统掌握各个电路的工作原理和基本特点。八种开关电源常见的基本拓扑结构：BUCK降压电路BOOST升压电路BUCK-BOOST降压-升压电路FLYBACK反激电路PUSH-PULL推挽电路HALFBRIDGE半桥电路FULLBRIDGE全桥电路SEPIC电路二、拓扑结构介绍（一）BUCK降压电路在不考虑带有寄生参数的RLGC模型的情况下，一般我们的计算步骤如：Von*Ton＝Voff*Toff–>Vout=D*Vin(占空比D在输出电压设置时已决定)输出电感L计算：Von*D/f=L*ΔI（ΔI为所允许的电感纹波电流）输出电容CDC计算：ΔU=ΔQ/C=CI*T/8C（ΔU为所允许的输出纹波电压）
BUCK降压电路特点：将输入电压调低至较低。也许是最简单的电路。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)。平滑输出电流。
（二）BOOST升压电路计算公式如下：Von*Ton＝Voff*Toff–>Vout=(Vout-Vin)/D输出电感L计算：L=(Vin/(f*ΔIL))*(1-Vin/Vo+Vd)输出电容CDC计算：ΔU=(Io/(f*Co))((1-Vin/Vo+Vd)+(((Vo+Vd)/Vi)*Io+(Vi/2fL)(1-Vin/Vo+Vd))*ESRBOOST升压电路特点:把输入提高到较高的电压。与降压相同，但重新排列了电感、开关及二极管。输出总是比大于或者等于输入(忽略二极管的正向压降)。平滑输入电流。输出电流不连续(斩波)。
（三）BUCK-BOOST降压-升压电路计算公式如下：Vout=(-D/D)*VinBUCK-BOOST降压电路-升压电路特点：另一种排列电感、开关及二极管方法。兼有降压电路和升压电路的缺点。输入电流是不连续的(斩波)。输出电流也是不连续的(斩波)。输出相对于输入一直是反向的(注意电容的极性)，但是振幅可以小于或者大于输入。“反激”变换器实际上是一种降压-升压电路隔离(变压器耦合)。
（四）FLYBACK反激电路计算公式如下：Vout=(-D/n*D)*VinFLYBACK反激电路特点：工作原理类似于降压-升压电路，但电感有两个绕组，既充当变压器，又充当电感。输出可以是正的，也可以是负的，这取决于线圈与二极管的极性。输出电压可以大于或者小于输入电压，取决于变压器的匝数比。这是最简单的隔离拓扑结构。可以通过添加次级绕组和电路来获得多个输出。
（五）PUSH-PULL推挽电路计算公式如下：Vout=(D/n)*VinPUSH-PULL推挽电路特点：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。变压器磁芯利用率较高—在2.5个周期中都传输功率。全波拓扑结构，因此输出的纹波频率是变压器频率的两倍。施加于FET的电压为输入电压的2倍。
（六）HALFBRIDGE半桥电路计算公式如下：Vout=(D/2*n)*VinHALFBRIDGE半桥电路：在较大功率转换器中最常用的拓扑结构。开关(FET)被驱动在不同的相位和脉冲宽度调制(PWM)进行调节的输出电压。变压器磁芯利用率较高—在2.5个周期内输送电力。采用双极性晶体管作为开关器件时，可获得较高的效率；而采用单极性晶体管作开关器件时则不能实现这一目标。这是因为这种开关器件有可能导致损耗增大和开关损耗增加。初级绕组的利用率高于推挽电路。全波拓扑结构，因此输出的纹波频率是变压器频率的两倍。施加在FET上的电压和输入电压相同。（七）FULLBRIDGE全桥电路计算公式如下：
Vout=(D/2*n)*VinFULLBRIDGE全桥电路特点：最常用于较大功率转换器的拓扑结构。开关(FET)沿对角线方向驱动，采用脉冲宽度调制(PWM)来调节输出电压。变压器磁芯利用率高—在2.5个周期内传输功率。全波拓扑结构，因此输出的纹波频率是变压器频率的两倍。施加于FETs的电压与输入的电压相同。在给定功率下，初级电流是半桥的一半。
（八）SEPIC电路计算公式如下：Vout=(D*Vin)/(1-D)SEPIC电路特点：输出电压可以比输入电压大或小。与升压电路一样，输入电流平稳，但输出电流是不连续的.通过电容将能量从输入转换为输出。【WINDRISES MINIPROGRAM PROMOTION】尊享直接对接老板
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