1、开关电源主回路拓扑结构概述_电源技术概要主回路开关电源中，功率电流流经的通路。主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。开关电源主回路可以分为隔离史与非隔离式两大类型。一、 非隔离式电路的类型：非隔离输入端与输出端电气相通，没有隔离。1、串联式结构串联在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管 T）与输入端、输出端、电感器 L、负载 RL 四者成串联连接的关系。开关管 T 交替工作于
2、通/断两种状态，当开关管 T 导通时，输入端电源通过开关管 T及电感器 L 对负载供电，并同时对电感器 L 充电，当开关管 T 关断时，电感器 L 中的反向电动势使续流二极管 D 自动导通，电感器 L 中储存的能量通过续流二极管 D 形成的回路，对负载 R 继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。2、并联式结构并联在主回路中，相对于输入端而言，开关器件（下图中所示的开关三极管 T）与输出端负载成并联连接的关系。开关管 T 交替工作于通/断两种状态，当开关管 T 导通时，输入端电源通过开关管 T对电感器 L 充电，同时续流二极管 D
3、 关断，负载 R 靠电容器存储的电能供电；当开关管 T关断时，续流二极管 D 导通，输入端电源电压与电感器 L 中的自感电动势正向叠加后，通过续流二极管 D 对负载 R 供电，并同时对电容器 C 充电。由此可见，并联式结构中，可以获得高于输入电压的输出电压，因此为升压式变换。并且为了获得连续的负载电流，并联结构比串联结果对输出滤波电容 C 的容量有更高的要求。3、极性反转型变换器结构极性反转输出电压与输入电压的极性相反。电路的基本结构特征是：在主回路中，相对于输入端而言，电感器 L 与负载成并联。开关管 T 交替工作于通/断两种状态，工作过程与并联式结构相似，当开关管 T 导通时，输入端电源通
4、过开关管 T 对电感器 L 充电，同时续流二极管 D 关断，负载 RL 靠电容器存储的电能供电；当开关管 T 关断时，续流二极管 D 导通，电感器 L 中的自感电动势通过续流二极管 D 对负载 RL 供电，并同时对电容器 C 充电；由于续流二极管 D 的反向极性，使输出端获得相反极性的电压输出。二、隔离式电路的类型：隔离输入端与输出端电气不相通，通过脉冲变压器的磁偶合方式传递能量，输入输出完全电气隔离。1、 单端正激式单端通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器；正激脉冲变压器的原/付边相位关系，确保在开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边同时对负载供电。该电路的最大问题是：开关管 T 交替工
5、作于通/断两种状态，当开关管关断时，脉冲变压器处于“空载”状态，其中储存的磁能将被积累到下一个周期，直至电感器饱和，使开关器件烧毁。图中的 D3 与 N3 构成的磁通复位电路，提供了泄放多余磁能的渠道。2、 单端反激式反激式电路与正激式电路相反，脉冲变压器的原/付边相位关系，确保当开关管导通，驱动脉冲变压器原边时，变压器付边不对负载供电，即原/付边交错通断。脉冲变压器磁能被积累的问题容易解决，但是，由于变压器存在漏感，将在原边形成电压尖峰，可能击穿开关器件，需要设置电压钳位电路予以保护 D3、N3 构成的回路。从电路原理图上看，反激式与正激式很相象，表面上只是变压器同名端的区别，但电路的工作方
6、式不同，D3、N3 的作用也不同。3、 推挽（变压器中心抽头）式这种电路结构的特点是：对称性结构，脉冲变压器原边是两个对称线圈，两只开关管接成对称关系，轮流通断，工作过程类似于线性放大电路中的乙类推挽功率放大器。主要优点：高频变压器磁芯利用率高（与单端电路相比）、电源电压利用率高（与后面要叙述的半桥电路相比）、输出功率大、两管基极均为低电平，驱动电路简单。主要缺点：变压器绕组利用率低、对开关管的耐压要求比较高（至少是电源电压的两倍）。4、 全桥式这种电路结构的特点是：由四只相同的开关管接成电桥结构驱动脉冲变压器原边。图中 T1、T4 为一对，由同一组信号驱动，同时导通/关端；T2、T3 为另一
7、对，由另一组信号驱动，同时导通/关端。两对开关管轮流通/断，在变压器原边线圈中形成正/负交变的脉冲电流。主要优点：与推挽结构相比，原边绕组减少了一半，开关管耐压降低一半。主要缺点：使用的开关管数量多，且要求参数一致性好，驱动电路复杂，实现同步比较困难。这种电路结构通常使用在 1KW 以上超大功率开关电源电路中。5、 半桥式电路的结构类似于全桥式，只是把其中的两只开关管（T3、T4）换成了两只等值大电容 C1、C2。主要优点：具有一定的抗不平衡能力，对电路对称性要求不很严格；适应的功率范围较大，从几十瓦到千瓦都可以；开关管耐压要求较低；电路成本比全桥电路低等。这种电路常常被用于各种非稳压输出的 DC 变换器，如电子荧光灯驱动电路中。
