電源拓?fù)涞陌咐?/h1> 干貨｜一文教你如何選擇電源拓?fù)?/em> 對設(shè)計(jì)工程師而言，電源拓?fù)?/em>的選擇多種多樣，其中包括降壓轉(zhuǎn)換器、低壓降穩(wěn)壓器(LDO)、降壓/升壓轉(zhuǎn)換器等，但它們各有利弊，選用時(shí)應(yīng)進(jìn)行權(quán)衡。
本文將討論各種電源拓?fù)?/em>，尤其是在將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓 電壓軌(大多數(shù)便攜式設(shè)備的電源電壓)時(shí)的利弊。本文還將說明降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的不同應(yīng)用，并解釋降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的解決方案需“量身定做”的原因。
從圖1可以看出，將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓軌的設(shè)計(jì)很有挑戰(zhàn)。在充滿電的情況下，典型的鋰離子電池放電曲線的起始電壓為4.2V。X軸起始點(diǎn)為“-5分鐘”，對應(yīng)的電壓為電池充滿電時(shí)的開路電壓。在“0分鐘”時(shí)，電池接入負(fù)載，由于內(nèi)部阻抗以及保護(hù)電路的作用，電壓開始下降。電池電壓緩慢降至約3.4V，然后電壓開始快速下降，原因是放電周期已接近終點(diǎn)。為充分利用電池儲存的電量，3.3V電壓軌需要在放電周期的大部分時(shí)間里使用步降轉(zhuǎn)換器，而在放電周期的剩余時(shí)間里使用升壓轉(zhuǎn)換器。
圖 1：1650mA-hr 18650 鋰離子電池放電曲線。
鋰離子電池電壓如何有效生成3.3V電壓軌的問題由來已久，其解決方案也是多種多樣。本文討論幾個(gè)常用解決方案，包括級聯(lián)降壓與升壓、降壓/升壓、降壓以及LDO電源拓?fù)?/em>等，并討論每種設(shè)計(jì)方案的利弊，以及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的測量與對比。 展開 干貨｜一文讀懂二十種開關(guān)電源拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu) 什么是拓?fù)?/em>呢？所謂電路拓?fù)?/em>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(shè)計(jì)，閉環(huán)補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)及其他所有電路元件設(shè)計(jì)都取決于拓?fù)?/em>。最基本的拓?fù)?/em>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(guān)電源的拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，常見拓?fù)?/em>大約有14種，每種都有自身的特點(diǎn)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(dāng)選擇拓?fù)?/em>，熟悉各種不同拓?fù)?/em>的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍是非常重要的。錯(cuò)誤的選擇會(huì)使電源設(shè)計(jì)一開始就注定失敗。下面為大家整理匯總了開關(guān)電源20種基本拓?fù)?/em>，幫助系統(tǒng)掌握每種電路結(jié)構(gòu)的工作原理與基本特性。 展開 盤點(diǎn) | 11種開關(guān)電源的拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 結(jié) 語
本文回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)。除此之外還有許多拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，但大多是這些拓?fù)?/em>的組合或變形。
每種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)包含獨(dú)特的設(shè)計(jì)權(quán)衡：施加在開關(guān)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)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。
*本文系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除 干貨 | 開關(guān)電源14種拓?fù)?/em>計(jì)算公式大匯總，電源工程師必備收藏！ 1
Buck 變換器的功率器件設(shè)計(jì)公式
（1）：Buck 變換器的電路圖：
（2）：Buck 變換器的主要穩(wěn)態(tài)規(guī)格：
（3）：功率器件的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力：
-- 有源開關(guān) S：
-- 無源開關(guān) D：
上述公式是穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，功率器件上的電壓、電流應(yīng)力。選擇功率器件時(shí)，其電壓耐量可放一個(gè)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(jié)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(jié)電容、反向恢復(fù)、結(jié)到殼的熱阻等密切相關(guān)，是功率器件熱設(shè)計(jì)的內(nèi)容，將在以后的欄目中介紹。
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Boost 變換器的功率器件設(shè)計(jì)公式
（1）：Boost 變換器的電路圖：
（2）：Boost 變換器的主要穩(wěn)態(tài)規(guī)格：
（3）：功率器件的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力： 展開 
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EEWorld服務(wù)號：電子工程世界福利社 展開 開關(guān)電源中11種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu) 21、總結(jié)
■此處回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)。
■還有許多拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，但大多是此處所述拓?fù)?/em>的組合或變形。
■每種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)包含獨(dú)特的設(shè)計(jì)權(quán)衡：
施加在開關(guān)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)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 干貨｜設(shè)計(jì)一個(gè)電源，該如何考慮選擇拓?fù)?/em>？ 如果輸出電壓始終高于輸入電壓，就得采用Boost拓?fù)?/em>。
如果輸出電壓與輸入電壓比太大（或太小）是有限制的，例如輸入400V，要求輸出48V還是采用Buck變換器，則電壓比太大，雖然輸出電壓始終低于輸入電壓，但這樣大的電壓比，盡管沒有超出控制芯片的最小占空比范圍，但是，限制了開關(guān)頻率。而且功率器件峰值電流大，功率器件選擇困難。如果采用具有隔離的拓?fù)?/em>，可以通過匝比調(diào)節(jié)合適的占空比。達(dá)到較好的性能價(jià)格比。
03
開關(guān)頻率和占空比的實(shí)際限制
1、開關(guān)頻率
在設(shè)計(jì)變換器時(shí)，首先要選擇開關(guān)頻率。提高頻率的主要目的是減少電源的體積和重量。而占電源體積和重量最大的是磁性元件。現(xiàn)代開關(guān)電源中磁性元器件占開關(guān)電源的體積（20%～30%），重量（30%～40%），損耗20%～30%。根據(jù)電磁感應(yīng)定律有：
式中U－變壓器施加的電壓；N－線圈匝數(shù)；A－磁芯截面積；ΔB－磁通密度變化量；f－變壓器工作頻率。
在頻率較低時(shí)，ΔB受磁性材料飽和限制。由上式可見，當(dāng)U一定時(shí)，要使得磁芯體積減少，匝數(shù)和磁芯截面積乘積與頻率成反比，提高頻率是減少電源體積的主要措施。這是開關(guān)電源出現(xiàn)以來無數(shù)科技工作者主要研究課題。
但是能否無限制提高開關(guān)電源頻率？非也。主要有兩個(gè)限制因素：第一是磁性材料的損耗。 展開 干貨 | 開關(guān)電源中11種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，這樣選能事半功倍 21、總結(jié)
■此處回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)。
■還有許多拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，但大多是此處所述拓?fù)?/em>的組合或變形。
■每種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)包含獨(dú)特的設(shè)計(jì)權(quán)衡：
施加在開關(guān)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)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 干貨 | 電源內(nèi)部元器件“一目了然” 電源拓?fù)?/em>
簡單說來，在前幾年電源的拓?fù)?/em>可分為半橋式和正激式兩種，現(xiàn)在基本以正激式為主。半橋式是傳統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)，通常轉(zhuǎn)換效率不高;而正激式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換效率容易做到80%以上。
傳統(tǒng)的半橋式拓?fù)?/em>
正激式拓?fù)?/em>有助于提高轉(zhuǎn)換效率
在進(jìn)行分辨時(shí)，我們不妨采用排除法：在半橋式電源的中央，必定有三個(gè)變壓器，并且一大兩小，排成一條直線;如果你的電源不是這種結(jié)構(gòu)，那么恭喜你，這多半是正激式電源。
低壓慮波電路的電感線圈
在低壓濾波電路部分，我們主要看電感線圈的大小、匝數(shù)和顏色。自然是線圈越大、匝數(shù)越多越好;至于顏色，理論上從優(yōu)到劣分別為灰色、黑色、淺綠色和黃色，電感越好損耗越小。
低壓濾波電路部分主要看電感線圈
散熱片
散熱片的作用不需多說，發(fā)熱量較大的開關(guān)管和肖特基管都常常安裝在散熱片上。目前市售電源普遍采用鋁質(zhì)散熱片，通常越厚越好;同時(shí)為了在有限的空間內(nèi)擴(kuò)大散熱面積，大部分散熱片都開有鰭片，理論上鰭片越多越好。
來源：電源Fan 展開 電源內(nèi)部“一目了然” 4、電源拓?fù)?/em>
簡單說來，在前幾年電源的拓?fù)?/em>可分為半橋式和正激式兩種，現(xiàn)在基本以正激式為主。
半橋式是傳統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)，通常轉(zhuǎn)換效率不高;而正激式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換效率容易做到80%以上。
傳統(tǒng)的半橋式拓?fù)?/em>
正激式拓?fù)?/em>有助于提高轉(zhuǎn)換效率
在進(jìn)行分辨時(shí)，我們不妨采用排除法：
在半橋式電源的中央，必定有三個(gè)變壓器，并且一大兩小，排成一條直線;如果你的電源不是這種結(jié)構(gòu)，那么恭喜你，這多半是正激式電源。
5、低壓濾波電路的電感線圈
在低壓濾波電路部分，我們主要看電感線圈的大小、匝數(shù)和顏色。
自然是線圈越大、匝數(shù)越多越好;至于顏色，理論上從優(yōu)到劣分別為灰色、黑色、淺綠色和黃色，電感越好損耗越小。 展開 
國產(chǎn)聚變電源自主化攻堅(jiān)，打破技術(shù)壟斷的實(shí)踐路徑 聚變電源作為托卡馬克裝置的核心配套裝備，其技術(shù)水平直接關(guān)系到我國聚變研究的自主可控程度。長期以來，全球高端聚變電源市場被少數(shù)國外企業(yè)壟斷，核心技術(shù)、關(guān)鍵器件與定制化服務(wù)均存在“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)，不僅推高了國內(nèi)托卡馬克裝置的建設(shè)成本，也限制了我國聚變技術(shù)的迭代速度。隨著我國聚變工程化進(jìn)程加快，聚變電源自主化已成為突破技術(shù)壟斷、保障裝置自主可控的核心任務(wù)。
國產(chǎn)聚變電源自主化的攻堅(jiān)之路，離不開技術(shù)研發(fā)與工程實(shí)踐的雙向發(fā)力。一方面，國內(nèi)企業(yè)需突破高壓絕緣、高精度控制、強(qiáng)抗干擾、快速保護(hù)等核心技術(shù)瓶頸，打破國外技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)電源拓?fù)?/em>、控制算法、關(guān)鍵器件的自主研發(fā)；另一方面，需依托國內(nèi)托卡馬克裝置的工程實(shí)踐，將實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)化為成熟的工程化產(chǎn)品，通過實(shí)際工況驗(yàn)證優(yōu)化產(chǎn)品性能，提升可靠性與適配性。目前，國內(nèi)企業(yè)已在中低壓精密電源、部分高壓電源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主突破，逐步替代進(jìn)口產(chǎn)品，應(yīng)用于 HL?2M 等托卡馬克裝置。
在國產(chǎn)聚變電源自主化進(jìn)程中，具備技術(shù)積累與工程經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)正發(fā)揮核心作用。其中，森木磊石深耕聚變電源領(lǐng)域多年，作為國內(nèi)聚變電源解決方案最齊全、應(yīng)用案例最多的企業(yè)，聚焦托卡馬克裝置的實(shí)際需求，持續(xù)加大核心技術(shù)研發(fā)投入，逐步突破了高壓大功率電源、高精度磁體電源等關(guān)鍵產(chǎn)品的技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了從核心技術(shù)研發(fā)到工程化交付的全鏈條自主可控，其配套 HL?2M 托卡馬克裝置的電源產(chǎn)品，已完全替代同類進(jìn)口產(chǎn)品，既降低了裝置建設(shè)成本，也為國產(chǎn)聚變電源自主化提供了可復(fù)制、可推廣的實(shí)踐路徑。 展開 干貨｜這些特殊器件的PCB布局要求，一定要記牢 干貨 | 一文通吃整流濾波電路
干貨｜如何成功設(shè)計(jì)電源模塊，這篇講全了
干貨｜一文讀懂二十種開關(guān)電源拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)
在
公眾號內(nèi)回復(fù)您想搜索的任意內(nèi)容
，如問題關(guān)鍵字、技術(shù)名詞、bug代碼等，
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或?qū)⑽覀兊墓娞栐O(shè)為星標(biāo)。進(jìn)入公眾號主頁后點(diǎn)擊右上角「三個(gè)小點(diǎn)」，點(diǎn)擊「設(shè)為星標(biāo)」，我們公眾號名稱旁邊就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)黃色的五角星（Android 和 iOS 用戶操作相同）。 展開 收藏｜常見開關(guān)電源優(yōu)缺點(diǎn)對比 本文主要講述常見的開關(guān)電源拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)對比。
常見的拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)
一、基本的脈沖寬度調(diào)制波形
這些拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)都與開關(guān)式電路有關(guān)。基本的脈沖寬度調(diào)制波形定義如下：
二、常見的基本拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)
1、Buck降壓
把輸入降至一個(gè)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(guān)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(gè)較高的電壓。
與降壓一樣，但重新安排了電感、開關(guān)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(guān)和二極管的另一種安排方法。
結(jié)合了降壓和升壓電路的缺點(diǎn)。
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(shí)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(gè)繞組，而且同時(shí)作為變壓器和電感。
輸出可以為正或?yàn)樨?fù)，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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)中最簡單的。 展開 收藏｜常見開關(guān)電源優(yōu)缺點(diǎn)對比 結(jié) 語
本文回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)。除此之外還有許多拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，但大多是這些拓?fù)?/em>的組合或變形。
每種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)包含獨(dú)特的設(shè)計(jì)權(quán)衡：施加在開關(guān)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)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 電源拓?fù)涞南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
干貨｜一文教你如何選擇電源拓?fù)?/em>
對設(shè)計(jì)工程師而言，電源拓?fù)?/em>的選擇多種多樣，其中包括降壓轉(zhuǎn)換器、低壓降穩(wěn)壓器(LDO)、降壓/升壓轉(zhuǎn)換器等，但它們各有利弊，選用時(shí)應(yīng)進(jìn)行權(quán)衡。
本文將討論各種電源拓?fù)?/em>，尤其是在將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓 電壓軌(大多數(shù)便攜式設(shè)備的電源電壓)時(shí)的利弊。本文還將說明降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的不同應(yīng)用，并解釋降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的解決方案需“量身定做”的原因。
從圖1可以看出，將鋰離子電池電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓軌的設(shè)計(jì)很有挑戰(zhàn)。在充滿電的情況下，典型的鋰離子電池放電曲線的起始電壓為4.2V。X軸起始點(diǎn)為“-5分鐘”，對應(yīng)的電壓為電池充滿電時(shí)的開路電壓。在“0分鐘”時(shí)，電池接入負(fù)載，由于內(nèi)部阻抗以及保護(hù)電路的作用，電壓開始下降。電池電壓緩慢降至約3.4V，然后電壓開始快速下降，原因是放電周期已接近終點(diǎn)。為充分利用電池儲存的電量，3.3V電壓軌需要在放電周期的大部分時(shí)間里使用步降轉(zhuǎn)換器，而在放電周期的剩余時(shí)間里使用升壓轉(zhuǎn)換器。
圖 1：1650mA-hr 18650 鋰離子電池放電曲線。
鋰離子電池電壓如何有效生成3.3V電壓軌的問題由來已久，其解決方案也是多種多樣。本文討論幾個(gè)常用解決方案，包括級聯(lián)降壓與升壓、降壓/升壓、降壓以及LDO電源拓?fù)?/em>等，并討論每種設(shè)計(jì)方案的利弊，以及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的測量與對比。
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什么是拓?fù)?/em>呢？所謂電路拓?fù)?/em>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(shè)計(jì)，閉環(huán)補(bǔ)償電路設(shè)計(jì)及其他所有電路元件設(shè)計(jì)都取決于拓?fù)?/em>。最基本的拓?fù)?/em>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(guān)電源的拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，常見拓?fù)?/em>大約有14種，每種都有自身的特點(diǎn)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(dāng)選擇拓?fù)?/em>，熟悉各種不同拓?fù)?/em>的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍是非常重要的。錯(cuò)誤的選擇會(huì)使電源設(shè)計(jì)一開始就注定失敗。下面為大家整理匯總了開關(guān)電源20種基本拓?fù)?/em>，幫助系統(tǒng)掌握每種電路結(jié)構(gòu)的工作原理與基本特性。
展開 盤點(diǎn) | 11種開關(guān)電源的拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
結(jié) 語
本文回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)。除此之外還有許多拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，但大多是這些拓?fù)?/em>的組合或變形。
每種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)包含獨(dú)特的設(shè)計(jì)權(quán)衡：施加在開關(guān)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)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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干貨 | 開關(guān)電源14種拓?fù)?/em>計(jì)算公式大匯總，電源工程師必備收藏！
1
Buck 變換器的功率器件設(shè)計(jì)公式
（1）：Buck 變換器的電路圖：
（2）：Buck 變換器的主要穩(wěn)態(tài)規(guī)格：
（3）：功率器件的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力：
-- 有源開關(guān) S：
-- 無源開關(guān) D：
上述公式是穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，功率器件上的電壓、電流應(yīng)力。選擇功率器件時(shí)，其電壓耐量可放一個(gè)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(jié)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(jié)電容、反向恢復(fù)、結(jié)到殼的熱阻等密切相關(guān)，是功率器件熱設(shè)計(jì)的內(nèi)容，將在以后的欄目中介紹。
2
Boost 變換器的功率器件設(shè)計(jì)公式
（1）：Boost 變換器的電路圖：
（2）：Boost 變換器的主要穩(wěn)態(tài)規(guī)格：
（3）：功率器件的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力：
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展開 開關(guān)電源中11種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)
21、總結(jié)
■此處回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)。
■還有許多拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，但大多是此處所述拓?fù)?/em>的組合或變形。
■每種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)包含獨(dú)特的設(shè)計(jì)權(quán)衡：
施加在開關(guān)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)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
干貨｜設(shè)計(jì)一個(gè)電源，該如何考慮選擇拓?fù)?/em>？
如果輸出電壓始終高于輸入電壓，就得采用Boost拓?fù)?/em>。
如果輸出電壓與輸入電壓比太大（或太小）是有限制的，例如輸入400V，要求輸出48V還是采用Buck變換器，則電壓比太大，雖然輸出電壓始終低于輸入電壓，但這樣大的電壓比，盡管沒有超出控制芯片的最小占空比范圍，但是，限制了開關(guān)頻率。而且功率器件峰值電流大，功率器件選擇困難。如果采用具有隔離的拓?fù)?/em>，可以通過匝比調(diào)節(jié)合適的占空比。達(dá)到較好的性能價(jià)格比。
03
開關(guān)頻率和占空比的實(shí)際限制
1、開關(guān)頻率
在設(shè)計(jì)變換器時(shí)，首先要選擇開關(guān)頻率。提高頻率的主要目的是減少電源的體積和重量。而占電源體積和重量最大的是磁性元件。現(xiàn)代開關(guān)電源中磁性元器件占開關(guān)電源的體積（20%～30%），重量（30%～40%），損耗20%～30%。根據(jù)電磁感應(yīng)定律有：
式中U－變壓器施加的電壓；N－線圈匝數(shù)；A－磁芯截面積；ΔB－磁通密度變化量；f－變壓器工作頻率。
在頻率較低時(shí)，ΔB受磁性材料飽和限制。由上式可見，當(dāng)U一定時(shí)，要使得磁芯體積減少，匝數(shù)和磁芯截面積乘積與頻率成反比，提高頻率是減少電源體積的主要措施。這是開關(guān)電源出現(xiàn)以來無數(shù)科技工作者主要研究課題。
但是能否無限制提高開關(guān)電源頻率？非也。主要有兩個(gè)限制因素：第一是磁性材料的損耗。
展開 干貨 | 開關(guān)電源中11種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，這樣選能事半功倍
21、總結(jié)
■此處回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)。
■還有許多拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，但大多是此處所述拓?fù)?/em>的組合或變形。
■每種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)包含獨(dú)特的設(shè)計(jì)權(quán)衡：
施加在開關(guān)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)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
干貨 | 電源內(nèi)部元器件“一目了然”
電源拓?fù)?/em>
簡單說來，在前幾年電源的拓?fù)?/em>可分為半橋式和正激式兩種，現(xiàn)在基本以正激式為主。半橋式是傳統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)，通常轉(zhuǎn)換效率不高;而正激式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換效率容易做到80%以上。
傳統(tǒng)的半橋式拓?fù)?/em>
正激式拓?fù)?/em>有助于提高轉(zhuǎn)換效率
在進(jìn)行分辨時(shí)，我們不妨采用排除法：在半橋式電源的中央，必定有三個(gè)變壓器，并且一大兩小，排成一條直線;如果你的電源不是這種結(jié)構(gòu)，那么恭喜你，這多半是正激式電源。
低壓慮波電路的電感線圈
在低壓濾波電路部分，我們主要看電感線圈的大小、匝數(shù)和顏色。自然是線圈越大、匝數(shù)越多越好;至于顏色，理論上從優(yōu)到劣分別為灰色、黑色、淺綠色和黃色，電感越好損耗越小。
低壓濾波電路部分主要看電感線圈
散熱片
散熱片的作用不需多說，發(fā)熱量較大的開關(guān)管和肖特基管都常常安裝在散熱片上。目前市售電源普遍采用鋁質(zhì)散熱片，通常越厚越好;同時(shí)為了在有限的空間內(nèi)擴(kuò)大散熱面積，大部分散熱片都開有鰭片，理論上鰭片越多越好。
來源：電源Fan
展開 電源內(nèi)部“一目了然”
4、電源拓?fù)?/em>
簡單說來，在前幾年電源的拓?fù)?/em>可分為半橋式和正激式兩種，現(xiàn)在基本以正激式為主。
半橋式是傳統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)，通常轉(zhuǎn)換效率不高;而正激式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換效率容易做到80%以上。
傳統(tǒng)的半橋式拓?fù)?/em>
正激式拓?fù)?/em>有助于提高轉(zhuǎn)換效率
在進(jìn)行分辨時(shí)，我們不妨采用排除法：
在半橋式電源的中央，必定有三個(gè)變壓器，并且一大兩小，排成一條直線;如果你的電源不是這種結(jié)構(gòu)，那么恭喜你，這多半是正激式電源。
5、低壓濾波電路的電感線圈
在低壓濾波電路部分，我們主要看電感線圈的大小、匝數(shù)和顏色。
自然是線圈越大、匝數(shù)越多越好;至于顏色，理論上從優(yōu)到劣分別為灰色、黑色、淺綠色和黃色，電感越好損耗越小。
展開 國產(chǎn)聚變電源自主化攻堅(jiān)，打破技術(shù)壟斷的實(shí)踐路徑
聚變電源作為托卡馬克裝置的核心配套裝備，其技術(shù)水平直接關(guān)系到我國聚變研究的自主可控程度。長期以來，全球高端聚變電源市場被少數(shù)國外企業(yè)壟斷，核心技術(shù)、關(guān)鍵器件與定制化服務(wù)均存在“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)，不僅推高了國內(nèi)托卡馬克裝置的建設(shè)成本，也限制了我國聚變技術(shù)的迭代速度。隨著我國聚變工程化進(jìn)程加快，聚變電源自主化已成為突破技術(shù)壟斷、保障裝置自主可控的核心任務(wù)。
國產(chǎn)聚變電源自主化的攻堅(jiān)之路，離不開技術(shù)研發(fā)與工程實(shí)踐的雙向發(fā)力。一方面，國內(nèi)企業(yè)需突破高壓絕緣、高精度控制、強(qiáng)抗干擾、快速保護(hù)等核心技術(shù)瓶頸，打破國外技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)電源拓?fù)?/em>、控制算法、關(guān)鍵器件的自主研發(fā)；另一方面，需依托國內(nèi)托卡馬克裝置的工程實(shí)踐，將實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)化為成熟的工程化產(chǎn)品，通過實(shí)際工況驗(yàn)證優(yōu)化產(chǎn)品性能，提升可靠性與適配性。目前，國內(nèi)企業(yè)已在中低壓精密電源、部分高壓電源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主突破，逐步替代進(jìn)口產(chǎn)品，應(yīng)用于 HL?2M 等托卡馬克裝置。
在國產(chǎn)聚變電源自主化進(jìn)程中，具備技術(shù)積累與工程經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)正發(fā)揮核心作用。其中，森木磊石深耕聚變電源領(lǐng)域多年，作為國內(nèi)聚變電源解決方案最齊全、應(yīng)用案例最多的企業(yè)，聚焦托卡馬克裝置的實(shí)際需求，持續(xù)加大核心技術(shù)研發(fā)投入，逐步突破了高壓大功率電源、高精度磁體電源等關(guān)鍵產(chǎn)品的技術(shù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了從核心技術(shù)研發(fā)到工程化交付的全鏈條自主可控，其配套 HL?2M 托卡馬克裝置的電源產(chǎn)品，已完全替代同類進(jìn)口產(chǎn)品，既降低了裝置建設(shè)成本，也為國產(chǎn)聚變電源自主化提供了可復(fù)制、可推廣的實(shí)踐路徑。
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在
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展開 收藏｜常見開關(guān)電源優(yōu)缺點(diǎn)對比
本文主要講述常見的開關(guān)電源拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)對比。
常見的拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)
一、基本的脈沖寬度調(diào)制波形
這些拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)都與開關(guān)式電路有關(guān)。基本的脈沖寬度調(diào)制波形定義如下：
二、常見的基本拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)
1、Buck降壓
把輸入降至一個(gè)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(guān)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(gè)較高的電壓。
與降壓一樣，但重新安排了電感、開關(guān)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(guān)和二極管的另一種安排方法。
結(jié)合了降壓和升壓電路的缺點(diǎn)。
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(shí)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(gè)繞組，而且同時(shí)作為變壓器和電感。
輸出可以為正或?yàn)樨?fù)，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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)中最簡單的。
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結(jié) 語
本文回顧了目前開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換中最常見的電路拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)。除此之外還有許多拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，但大多是這些拓?fù)?/em>的組合或變形。
每種拓?fù)?/em>結(jié)構(gòu)包含獨(dú)特的設(shè)計(jì)權(quán)衡：施加在開關(guān)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)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
