
從事于硬件電子電路設計的朋友們應該都知道,在開關電源的硬件電路設計中,DC-DC結構的電路拓撲是十分常見的。并且隨著電力電子技術和半導體技術的迅猛發展,開關電源也是越來越朝著高功率密度、高效率、高度集成化和輕重量化的方向發展。
DC-DC開關電源拓撲按類型,可分為隔離型和非隔離型兩大類。
(資料圖)
下面筆主就為大家繪制了8種常用的DC-DC電路拓撲。
其中非隔離型的拓撲有:Buck降壓、Boost升壓和Buck-Boost升降壓3種(Zeta、Sepic、Cuk三種不常用就沒有繪制);隔離型的拓撲有:反激、正激(其中正激又分為單管正激和雙管正激2種)、推挽、半橋和全橋5種。
1 拓撲分類總覽圖
2 隔離型拓撲的優缺點
隔離式DC-DC拓撲電路的比較
拓撲類型 | 優點 | 缺點 | 傳輸功率 | 應用領域 |
---|---|---|---|---|
正激式 | 電路簡潔,經濟,驅動簡單 | 變壓器利用率低 | 50W~400W | 各種中、小功率電源 |
反激式 | 電路非常簡潔,非常經濟,驅動簡單 | 變壓器利用率低,功率難做大 | 20W~150W | 小功率、計算機、消費電子設備 |
推挽式 | 變壓器利用率高,大電流,驅動簡單 | 偏磁問題 | 100W~500W | 大功率工業電源、電解電源 |
半橋式 | 變壓器利用率高,器件少,經濟 | 直通問題,不可靠,驅動隔離 | 100W~5000W | 各種工業用電源 |
全橋式 | 變壓器利用率高,功率可以做大 | 電路復雜,不經濟,直通問題 | 500W~30kW | 低輸入電壓電源 |
表1:各種拓撲結構的比較。
人們通常把輸出功率范圍作為選擇的首要基準。但是,為隔離式DC-DC電源轉換器選擇拓撲結構時,還有許多其它因素需要考量,如成本、尺寸、電氣應力、輸出噪聲和輸入電壓范圍。一個隔離式電源轉換器的尺寸基本是由變壓器尺寸和所使用的有源開關數目決定的。使用電源變壓器會影響電源轉換器的尺寸。基于B-H曲線,隔離式電源轉換器拓撲可分為單端和雙端拓撲。在操作過程中,如果通量僅出現在B-H曲線的一個象限內,關注公眾號“電路一點通” 則為單端拓撲結構。如果通量是在B-H曲線兩個象限中擺動,則為雙端拓撲結構。根據特定的要求,雙端拓撲的磁芯應小于單端拓撲,同時無需額外的復位繞組。表1列出了幾種最常用的隔離式拓撲結構以及過去采用這些拓撲相對應的功率范圍。
3 Buck降壓電路拓撲圖
4 Boost升壓電路拓撲圖
5 Buck-Boost升降壓電路拓撲圖
6 反激電路拓撲圖
7 正激電路拓撲圖
7.1 單管正激
7.2 雙管正激
8 推挽電路拓撲圖
9 半橋電路拓撲圖
10 全橋電路拓撲圖
審核編輯:湯梓紅
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