凡亿专栏 | 开关电源三种基本拓扑
开关电源三种基本拓扑

        我们在日常电源开发中应用最多、使用最频繁的拓扑结构莫过于基本的三种拓扑结构:降压式电源线路、升压式电源线路和升降压式开关电源。

降压式电源线路如下图所示:

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         当开关管S闭合时,二极管VD因承受反向电压而截止,电感L1励磁储存能量,电容C0开始充电,输出电压上升。

        电感L磁通增加量:Wi=(Ui-Uo)*Ton;

 如下图所示:

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        当开关管S断开时,二极管VD承受正向电压导通,电感L1释放能量,电容C0开始放电。

        电感释放磁通量Wo=Uo*Toff;

如下图所示:

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       我们可以根据能量守恒定律得出:电感增加的磁通量等于释放的磁通量;计算结果得到输出电压Uo=Ui*Ton/T=Ui*D;因为导通时间Ton一定小于等于周期T,所以我们可以得到输出电压Uo一定小于等于输入电压UO,所以这个线路就相当于我们用一个高电压得到一个低电压,我们称这种线路为降压线路,也称为BUCK线路。

        在我们日常计算时,我们可以把导通时间和周期的比值用占空比D来表示,就可以得到输出电压Uo=Ui*D。

BOOST升压型电路如下图所示:

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         当开关S闭合后,输入电压Ui经过电感L1和开关S后回到电源负端形成回路,则电感增加的磁通量Wi=Ui*Ton;

如下图所示:

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        当开关断开时,因为电感电流不能突变,但是为了消磁,所以二极管转为导通状态,电压Uo-Ui与开关导通方向相反加到电感L上,这期间电感磁通量减少数量Wo=(Uo-Ui)*Toff ; 

如下图所示:

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         我们可以根据能量守恒定律得出:电感增加的磁通量等于释放的磁通量;计算结果:Ui*Ton=(Uo-Ui)*Toff ;计算得到Uo=Ui*【1/(1-D)】。

        因为D小于1,所以我们可以得到输出电压Uo大于等于输出电压Ui;简单说就是我们用一个比较低的输入电压可以得到一个比较高的输出电压,所以我们称这类线路为升压线路,也称之为BOOST线路。

 第三种线路称为BUCK-BOOST升降压线路。

          这个线路的特点是在占空比小于50%时,线路是降压线路,当占空比大于50%时;线路则为升压线路,具体线路如下所示:

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        当开关S闭合,输入电压Ui经过L返回电源负极形成回路,则电感磁通增加量Wi=Ui*Ton;

如下图所示:

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        当开关S断开时,由于电感电流不能突变,二极管转为导通状态,输出电压Uo与开关导通方向相反加至电感L上,则电感进行消磁动作,这期间,电感磁通减小量Wo=Uo*Toff;

如下图所示:

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        计算可得Uo=Ui*[D/(1-D)];当D小于0.5时,Uo小于Ui,则为降压线路,当D大于0.5时,则Uo大于Ui,形成我们所说的升压线路。

        而我们在日常使用时,BUCK线路一般用于DC--DC输出线路上,BOOST线路一般用于输入端市电升压;升降压线路一般用于检测线路。

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