開關電源拓撲結構的案例
盤點 | 11種開關電源的拓撲結構特點
本文主要講述常見的開關電源拓撲結構特點和優(yōu)缺點對比。
常見的拓撲結構，包括Buck降壓、Boost升壓、Buck-Boost降壓-升壓、Flyback反激、Forward正激、Two-Transistor Forward雙晶體管正激等。
常見的基本拓撲結構
基本的脈沖寬度調制波形
這些拓撲結構都與開關式電路有關。
基本的脈沖寬度調制波形定義如下：
常見的基本拓撲結構
1、Buck降壓
把輸入降至一個較低的電壓。
可能是最簡單的電路。
電感/電容濾波器濾平開關后的方波。
輸出總是小于或等于輸入。
輸入電流不連續(xù)(斬波)。
輸出電流平滑。
2、Boost升壓
把輸入升至一個較高的電壓。
與降壓一樣，但重新安排了電感、開關和二極管。
輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管的正向壓降)。
輸入電流平滑。
輸出電流不連續(xù)(斬波)。
3、Buck-Boost降壓-升壓
電感、開關和二極管的另一種安排方法。
結合了降壓和升壓電路的缺點。
輸入電流不連續(xù)(斬波)。
輸出電流也不連續(xù)(斬波)。
輸出總是與輸入反向(注意電容的極性)，但是幅度可以小于或大于輸入。
“反激”變換器實際是降壓-升壓電路隔離(變壓器耦合)形式。
4、Flyback反激
如降壓-升壓電路一樣工作，但是電感有兩個繞組，而且同時作為變壓器和電感。
展開 干貨｜一文讀懂二十種開關電源拓撲結構
什么是拓撲呢？所謂電路拓撲就是功率器件和電磁元件在電路中的連接方式，而磁性元件設計，閉環(huán)補償電路設計及其他所有電路元件設計都取決于拓撲。最基本的拓撲是Buck(降壓式)、Boost(升壓式)和Buck/Boost(升/降壓)，單端反激(隔離反激)，正激、推挽、半橋和全橋變化器。
開關電源的拓撲結構，常見拓撲大約有14種，每種都有自身的特點和適用場合。選擇原則是要看是大功率還是小功率，高壓輸出還是低壓輸出，以及是否要求器件盡量少等。
因此，要恰當選擇拓撲，熟悉各種不同拓撲的優(yōu)缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就注定失敗。下面為大家整理匯總了開關電源20種基本拓撲，幫助系統(tǒng)掌握每種電路結構的工作原理與基本特性。
展開 開關電源中11種拓撲結構
■磁化電流 (i1) 流入 “磁化電感”，使磁芯在初級開關斷開后去磁 (電壓反向)。
21、總結
■此處回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。
■還有許多拓撲結構，但大多是此處所述拓撲的組合或變形。
■每種拓撲結構包含獨特的設計權衡：
施加在開關上的電壓
斬波和平滑輸入輸出電流
繞組的利用率
■選擇最佳的拓撲結構需要研究：
輸入和輸出電壓范圍
電流范圍
成本和性能、大小和重量之比
來源：ITTBANK
展開 干貨 | 開關電源中11種拓撲結構，這樣選能事半功倍
■磁化電流 (i1) 流入 “磁化電感”，使磁芯在初級開關斷開后去磁 (電壓反向)。
21、總結
■此處回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。
■還有許多拓撲結構，但大多是此處所述拓撲的組合或變形。
■每種拓撲結構包含獨特的設計權衡：
施加在開關上的電壓
斬波和平滑輸入輸出電流
繞組的利用率
■選擇最佳的拓撲結構需要研究：
輸入和輸出電壓范圍
電流范圍
成本和性能、大小和重量之比
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收藏｜常見開關電源優(yōu)缺點對比
本文主要講述常見的開關電源拓撲結構特點和優(yōu)缺點對比。
常見的拓撲結構，包括Buck降壓、Boost升壓、Buck-Boost降壓-升壓、Flyback反激、Forward正激、Two-Transistor Forward雙晶體管正激等。
常見的基本拓撲結構
一、基本的脈沖寬度調制波形
這些拓撲結構都與開關式電路有關。基本的脈沖寬度調制波形定義如下：
二、常見的基本拓撲結構
1、Buck降壓
把輸入降至一個較低的電壓。
可能是最簡單的電路。
電感/電容濾波器濾平開關后的方波。
輸出總是小于或等于輸入。
輸入電流不連續(xù)(斬波)。
輸出電流平滑。
2、Boost升壓
把輸入升至一個較高的電壓。
與降壓一樣，但重新安排了電感、開關和二極管。
輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管的正向壓降)。
輸入電流平滑。
輸出電流不連續(xù)(斬波)。
3、Buck-Boost降壓-升壓
電感、開關和二極管的另一種安排方法。
結合了降壓和升壓電路的缺點。
輸入電流不連續(xù)(斬波)。
輸出電流也不連續(xù)(斬波)。
輸出總是與輸入反向(注意電容的極性)，但是幅度可以小于或大于輸入。
“反激”變換器實際是降壓-升壓電路隔離(變壓器耦合)形式。
4、Flyback反激
如降壓-升壓電路一樣工作，但是電感有兩個繞組，而且同時作為變壓器和電感。
輸出可以為正或為負，由線圈和二極管的極性決定。
輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，由變壓器的匝數(shù)比決定。
這是隔離拓撲結構中最簡單的。
展開 收藏｜常見開關電源優(yōu)缺點對比
當初級開關斷開時，能量傳送到次級。
7、Forward 正激變換變壓器
初級電感很高，因為無需存儲能量。
磁化電流(i1)流入 “磁化電感”，使磁芯在初級開關斷開后去磁(電壓反向)。
結 語
本文回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。除此之外還有許多拓撲結構，但大多是這些拓撲的組合或變形。
每種拓撲結構包含獨特的設計權衡：施加在開關上的電壓，斬波和平滑輸入輸出電流，繞組的利用率。
選擇最佳的拓撲結構需要研究：輸入和輸出電壓范圍，電流范圍，成本和性能、大小和重量之比。
來源：strongerHuang
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當初級開關斷開時，能量傳送到次級。
7、Forward 正激變換變壓器
初級電感很高，因為無需存儲能量。
磁化電流(i1)流入 “磁化電感”，使磁芯在初級開關斷開后去磁(電壓反向)。
結 語
本文回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。除此之外還有許多拓撲結構，但大多是這些拓撲的組合或變形。
每種拓撲結構包含獨特的設計權衡：施加在開關上的電壓，斬波和平滑輸入輸出電流，繞組的利用率。
選擇最佳的拓撲結構需要研究：輸入和輸出電壓范圍，電流范圍，成本和性能、大小和重量之比。
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當初級開關斷開時，能量傳送到次級。
7、Forward 正激變換變壓器
初級電感很高，因為無需存儲能量。
磁化電流(i1)流入 “磁化電感”，使磁芯在初級開關斷開后去磁(電壓反向)。
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結 語
本文回顧了目前開關式電源轉換中最常見的電路拓撲結構。除此之外還有許多拓撲結構，但大多是這些拓撲的組合或變形。
每種拓撲結構包含獨特的設計權衡：施加在開關上的電壓，斬波和平滑輸入輸出電流，繞組的利用率。
選擇最佳的拓撲結構需要研究：輸入和輸出電壓范圍，電流范圍，成本和性能、大小和重量之比。
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諧準去磁正激變換器的功率器件設計公式
（1）：諧準去磁正激變換器的電路圖：
（2）：諧準去磁正激變換器的主要穩(wěn)態(tài)規(guī)格：
（3）：功率器件的穩(wěn)態(tài)應力：
- 有源開關 S：
- 無源開關 D1，D2：
上述公式是穩(wěn)態(tài)工作時，功率器件上的電壓、電流應力。選擇功率器件時，其電壓耐量可放一個合適的余量（保證最壞情況下的電壓峰值不超過此值），電流耐量則得按器件的結溫降額要求決定、它與外部散熱條件和器件的通態(tài)電阻、通態(tài)壓降、結電容、反向恢復、結到殼的熱阻等密切相關，是功率器件熱設計的內容，將在以后的欄目中介紹。
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有源去磁正激變換器的功率器件設計公式
（1）：有源去磁正激變換器的電路圖：
（2）：有源去磁正激變換器的主要穩(wěn)態(tài)規(guī)格：
（3）：功率器件的穩(wěn)態(tài)應力：
-- 有源開關 S：
-- 無源開關 D1，D2：
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插卡式電源開關的原理和結構詳解
此原理的取力開關也稱為通用取力開關。仍然有一些酒店在使用中。
3）IC卡插卡電源開關：
它主要用于通過接觸式IC卡供電，主要用于檢測IC卡的芯片引腳，確定是否插入卡以及是否插入IC卡以輸出電源。當前的市場份額相對較小。
4）低頻卡電源開關：
適用于EM，TEMIC，TI等感應卡的125KHz非接觸式感應卡，主要用于檢測感應卡的頻率，是否與125KHz的電源線通斷輸出。當前的市場份額很大。
5）高頻卡電源開關：
通過識別此類卡的ID是否符合標準來開啟和關閉電源，它主要適用于MIFARE的S70，S50和國產(chǎn)等13.56MHz高頻感應卡。目前，市場上有很多應用。
以上5種是所有類型的門識別卡。還有房間號標識和事件類型標識。
6）確定房號型電源開關：它是專用卡專用開關之一。它讀取開門卡中的房間地址數(shù)據(jù)，并比較是否是輸出功率的房間卡。少數(shù)酒店使用它。需要與酒店鎖共享卡寫入數(shù)據(jù)。
7）確定時間型取力開關：它是專用卡的專用開關之一。它讀取開門卡中的房間地址和時間數(shù)據(jù)，以比較是否是在房間有效時間內輸出電源的卡。少數(shù)酒店使用。需要與酒店鎖共享卡寫入數(shù)據(jù)。
卡電源開關和普通面板開關的區(qū)別：
從卡式電源開關的原理和結構可以看出，卡式電源開關與普通面板開關相比：
1）相似之處：
1、全部依靠開關電路來達到控制的目的，而控制全部是帶電的。
2、接線方式基本相同，開關控制火線。
注意：普通面板開關中通常只有兩根電線：帶電電線和帶電電線，而卡控制開關通常有3條電線：帶電電線，帶電電線和零線。
2）差異：
1、結構不同
普通開關只需機械按一下即可打開，按一下即可關閉，卡的電源開關由識別卡系統(tǒng)自動控制，重點是控制，并具有繼電器，整流器模塊，小型變壓器等。
展開 分解開關電源中MOS管開關的全過程！
POWER MOSFET 等效模型
MOS管的驅動
在進行驅動電路設計之前，必須先清楚MOS管的模型、MOS管的開關過程、MOS管的柵極電荷以及MOS管的輸入輸出電容、跨接電容、等效電容等參數(shù)對驅動的影響。驅動電路的好壞直接影響了電源的工作性能及可靠性，一個好的MOSFET驅動電路的基本要求是：
開關管導通時，驅動電路應能提供足夠大的充電電流使柵源電壓上升到需要值，保證開關管快速開通且不存在上升沿的高頻震蕩。
開關管導通期間驅動電路能保證MOSFET柵源間電壓保持穩(wěn)定使其可靠導通。
關斷瞬間驅動電路能提供一個低阻抗通路供MOSFET柵源間電壓快速瀉放，保證開關管能快速關斷。
關斷期間驅動電路可以提供一定的負電壓避免受到干擾產(chǎn)生誤導通。
驅動電路結構盡量簡單，最好有隔離 。
POWER MOSFET 驅動保護
1
// POWER MOSFET 驅動電阻的影響
驅動電阻增大，驅動上升變慢，開關過程延長，對EMI有好處，但是開關損耗會增大，因此選擇合適的驅動電阻很重要。
展開 【電源設計必備】開關電源常用安規(guī)要求一覽表！
：初級側線材若組裝接觸到次級元件，則需用雙重絕緣線或加絕緣套管；
◆ 線材要求：INLET上輸入線焊點一般要求用鉤焊來焊接才是可靠的；PCB上焊點需要點膠固定或者有倒鉤；
◆ 線材要求：若線材的一端松脫后會造成初級次級元件接觸，則應將線材用扎帶固定；
◆ 間距要求：初級元件與變壓器磁芯/PE地（保持基本絕緣），初級元件與次級元件（保持加強絕緣），次級元件與變壓器磁芯（保持基本絕緣）；
◆ 小功率的開關電源變壓器：一般次級采用三重絕緣線后磁芯當成一次側元件，磁芯與次級元件和變壓器次級pin間都應保持加強絕緣；
◆ 線性變壓器：通常次級與變壓器磁芯未保持基本絕緣，此時磁芯一般作為次級元件，初級與磁芯因保持加強絕緣；
◆ 變壓器骨架（bobbin):一般要求厚度超過0.4mm(IEC60950&60065),1.0mm(IEC61558&60335-2-29)
結構設計安規(guī)標準要求
◆ 塑膠外殼的熱應力消除測試：正常狀態(tài)下外殼最高溫度+10℃.但不得低于70℃ ---IEC60950/60065
◆ 塑膠外殼的球壓測試：正常狀態(tài)下外殼最高溫度+40℃.但不得低于70℃ ---IEC61558
◆ 支撐初級帶電部件的絕緣材料球壓測試：至少125℃ ---IEC61558/60950
◆ 防火外殼要求：V-1級或通過V-1級燃燒測試
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：初級側線材若組裝接觸到次級元件，則需用雙重絕緣線或加絕緣套管；
◆ 線材要求：INLET上輸入線焊點一般要求用鉤焊來焊接才是可靠的；PCB上焊點需要點膠固定或者有倒鉤；
◆ 線材要求：若線材的一端松脫后會造成初級次級元件接觸，則應將線材用扎帶固定；
◆ 間距要求：初級元件與變壓器磁芯/PE地（保持基本絕緣），初級元件與次級元件（保持加強絕緣），次級元件與變壓器磁芯（保持基本絕緣）；
◆ 小功率的開關電源變壓器：一般次級采用三重絕緣線后磁芯當成一次側元件，磁芯與次級元件和變壓器次級pin間都應保持加強絕緣；
◆ 線性變壓器：通常次級與變壓器磁芯未保持基本絕緣，此時磁芯一般作為次級元件，初級與磁芯因保持加強絕緣；
◆ 變壓器骨架（bobbin):一般要求厚度超過0.4mm(IEC60950&60065),1.0mm(IEC61558&60335-2-29)
結構設計安規(guī)標準要求
◆ 塑膠外殼的熱應力消除測試：正常狀態(tài)下外殼最高溫度+10℃.但不得低于70℃ ---IEC60950/60065
◆ 塑膠外殼的球壓測試：正常狀態(tài)下外殼最高溫度+40℃.但不得低于70℃ ---IEC61558
◆ 支撐初級帶電部件的絕緣材料球壓測試：至少125℃ ---IEC61558/60950
◆ 防火外殼要求：V-1級或通過V-1級燃燒測試
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