开关电源的基本分类与典型拓扑结构

电源/新能源

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描述

1. 基本分类

DC-DC BULK电源

DC-DC BOOST电源

DC-DC BULK/BOOST电源

DC-DC BOOST/BYPASS电源

2. 典型拓扑结构

BULK威廉希尔官方网站 拓扑 降压型电源 串联关系

DC-DC

在开关管S导通时,二极管VD负极电压高于正极反偏截止,此时电流经过电感L向电容和负载供电,同时电感L中储存了能量。

在开关管S关断时,电感L中储存的能量不能立即释放,产生的感应电流通过负载、二极管VD形成续流通路,继续给负载供电。该二极管也因此称为续流二极管。

在降压型电源拓扑中, 当驱动开关管的PWM占空比为D时,输出与输入满足的关系为V_o=DxV_i。

实际电源芯片中,S为上管 VD为下管均是MOS管构成。均为同步控制。

BOOST威廉希尔官方网站 拓扑 升压型电源 并联关系

DC-DC

当开关管S导通时,二极管正极电压低于负极电压反偏关断,电源和电感形成通路,电感L流过电流储存能量,此时负载由电容提供能量。

当开关管S断开时,此时二极管正向导通,电源和电感L储存的能量同时向电容、负载供电。

在升压型变换器中,当驱动开关管的控制信号占空比为D时,输出与输入满足关系为V_o=1/(1-D) V_i。

BULK-BOOST威廉希尔官方网站 拓扑 升降压型电源拓扑

DC-DC

当功率管Q1闭合时:

输入端,电感L1直接接到电源两端,此时电感电流逐渐上升,

导通瞬态时di/dt很大,故此过程中主要由输入电容CIN供电;

输出端,COUT依靠自身的放电为RL提供能量。

DC-DC

当功率管Q1断开时:

输入端VIN给输入电容充电;

输出端,由于电感的电流不能突变,电感通过续流管D1给输出电容COUT及负载RL供电。

DC-DC

Q1导通时,电感电压等于输入端电压VIN;

Q1关断时,电感电压等于输出端电压VOUT。

设T为周期,TON为导通时间,TOFF为关断时间,D为占空比(D=TON/T),

VOUT=D/(1-D)*VIN

3. 同步与非同步区别

DC-DC

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