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开关电源拓扑结构

2020/04/28
196
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最近看到好多朋友留言说要了解电源拓扑结构和计算方法,那我们就来简单的讲以下。

开关电源中有三大拓扑结构,他们分别为 BUCK 降压式;BOOST 升压式;BUCK-BOOST 升降压式。

降压式电源线路如下图所示:

    

当开关管 T 导通,二极管 D 因承受反向电压而截止,电感 L 励磁储存能量,电容 C 开始充电,输出电压上升,电感 L 磁通增加量 Wi=(Ui-Uo)*Ton;

当开关管 T 截止,二极管 D 承受正向电压导通,电感 L 释放能量,电容 C 开始放电,则电感释放磁通量 Wo=Uo*Toff;

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 D<=1;所以可以看出输出电压一定比输入电压低,也就是我们所说的降压型线路。

BOOST 升压型电路如下图所示:

    

当开关 S 闭合后,输入电压 Ui 经过电感 L 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;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 ; 计算得出 Uo=Ui*【1/(1-D)】;由于 D<=1;所以 Uo 一定大于等于 Ui;就形成了我们所说的升压线路。

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:

 

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;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;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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公众号开关电源解析主笔,开关电源工程师,从事电源行业8年,擅长高功率工业电源的设计调试,主要关注领域为集成电路,数字电路,人工智能电源等等,目前专注于手机充电器和液晶显示器的领域,希望分享自己的电源知识,为想要从事电源行业的人才提供一个敲门砖。