一、概述
直流变换器按输入与输出是否有电气隔离可分为两类:没有电气隔离的称为非隔离的直流变换器,有电气隔离的称为隔离的直流变换器。
基本的非隔离开关电源拓扑主要有六种,即降压变换器(buck),升压变换器(boost),升降压变换器(buck-boost),Cuk变换器,Zeta变换器和Sepic变换器等。在这六种变换器中,降压式变换器和升压式变换器是最基础的,另外四种是从中进化衍生而来。
隔离的直流变换器按有源功率器件的数量来分类。单管的有正激式(Forward)和反激式(flyback)两种;双管的有双管正激(Double Transistor Forward Convert)、双管反激(Double Transistor Flyback Converter)、推挽(Push-pull Converter)和半桥(Half-bridge Convert)等四种;四管的直流变换器就只有全桥直流变换器(Full Bridge Convert)。
很多人尤其是开关电源的初学者,常常被上述林林总总的开关电源拓扑结构给弄的晕头转向,不了解不同拓扑之间的关系。其实各种隔离拓扑结构全部是由非隔离拓扑演化而来,通过对它们进行分类、了解演化关系,可以极大的简化我们对开关电源的学习,深入了解各种拓扑的特点
二、升压变换器(buck)与降压变换器(boost)
开关变换器取代线性调压早在20世纪60年代就已经开始使用,它通过快速开关晶体管,经过电感或电容滤波后,输出直流电压的平均值。通过控制晶体管开关的占空比,可以控制输出电压的大小。
上图是最早的开关型变换器——buck变换器,当开关管导通时,输入电压通过开关管、电感L1对负载提供能量,同时为L1、C1进行储能;当开关管关断时,L1、C1对负载提供能量,二极管D1为储能电感提供续流泄放路径。
上图为另外一种最基本的开关变换器拓扑——boost变换器拓扑。当开关管导通时,输入电压对电感L1提供能量进行储能,同时负载由电容C1来提供能量;当开关判断时,输入电压与电感L1通过二极管D1共同为负载提供能量,同时电容C1充电以补充在开关管判断期间损耗掉的能量。
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