1、http:/ 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。1.1. 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。例如
2、buck 拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源http:/ 1-1-a 电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个 LC 滤波电路。其中 L 是储能滤波电感，它的作用是在控制开关 K 接通期间 Ton 限制大电流通过，防止输入电压 Ui 直接加到负载 R 上，对负载 R 进行电压冲击，同时对流过电感的电流 iL 转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关 T 关断期间Toff 把磁能转化成电流 iL 继续向负载 R 提供能量输出；C 是储能滤波电容，它的作用是在控制开关 K 接通期间 Ton 把流过储能电感 L 的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关 K 关断期间 Toff 把电荷转化成电流
3、继续向负载 R 提供能量输出；D 是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间 Toff，给储能滤波电感 L 释放能量提供电流通路。在控制开关关断期间 Toff，储能电感 L 将产生反电动势，流过储能电感 L 的电流 iL 由反电动势 eL的正极流出，通过负载 R，再经过续流二极管 D 的正极，然后从续流二极管 D 的负极流出，最后回到反电动势 eL 的负极。对于图 1-2，如果不看控制开关 T 和输入电压 Ui，它是一个典型的反 型滤波电路，它的作用是把脉动直流电压通过平滑滤波输出其平均值。串联式开关电源输出电压 uo 的平均值 Ua 为：1.2. 并联式
4、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 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。例如 b
5、oots 拓扑型的开关电源就是属于并联型式的开关电源。并联开关电源输出电压 Uo 为：boots 拓扑输出电压 Uo：Uo=Ui(1+D/1-D)=Ui(1/1-D)(D 为占空比)1.3.极性反转型变换器结构（inverting）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。(也是串联式开关电源的一种，一般又称为反转式串联开关电源)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；
6、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。反转式串联开关电源输出电压 Uo 为：由（1-27）式可以看出，反转式串联开关电源输出电压与输入电压与开关接通的时间成正比，与开关关断的时间成反比。2. 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。2.1. 单端正激式 single Forward Converter（又叫单端正激式变压器开关电源 ）单端通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器
7、 （又叫单激）双激式（双端）变压器开关电源：所谓双激式变压器开关电源，就是指在一个工作周期之内，变压器的初级线圈分别被直流电压正、反激励两次。与单激式变压器开关电源不同，双激式变压器开关电源一般在整个工作周期之内，都向负载提供功率输出。双激式变压器开关电源输出功率一般都很大，因此，双激式变压器开关电源在一些中、大型电子设备中应用很广泛。这种大功率双激式变压器开关电源最大输出功率可以达 300 瓦以上，甚至可以超过1000 瓦。推挽式、半桥式、全桥式等变压器开关电源都属于双激式变压器开关电源。）（单激式变压器开关电源普遍应用于小功率电子设备之中，因此，单激式变压器开关电源应用非常广泛。而双激式变
8、压器开关电源一般用于功率较大的电子设备之中，并且电路一般也要复杂一些。单激式变压器开关电源的缺点是变压器的体积比双激式变压器开关电源的激式变压器的体积大，因为单激式开关电源的变压器的磁芯只工作在磁回路曲线的单端，磁回路曲线变化的面积很小。）正激式：就是只有在开关管导通的时候，能量才通过变压器或电感向负载释放，当开关关闭的时候，就停止向负载释放能量。目前属于这种模式的开关电源有：串联式开关电源，buck 拓扑结构开关电源，激式变压器开关电源、推免式、半桥式、全桥式都属于正激式模式。反激式：就是在开关管导通的时候存储能量，只有在开关管关断的时候释放才向负载释放能量。属于这种模式的开关电源有：并联式
9、开关电源、boots、极性反转型变换器、反激式变压器开关电源。正激变压器脉冲变压器的原/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。所谓正激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正在被直流电压激励时，变压器的次级线圈正好有功率输出。（正激式变压器开关电源是推免式变压器开关电源衍生过来的，推免式有两个控制开关，正激式改成一个开关控制。）U1 是开关电源的输入电压，N 是开关变压器，T 是控制开关，L 是储能滤波电感，C 是储能滤波电容，D2 是续流二极管，D3 是削反峰二极管，RL 是负载电阻。（对于加不加 N3 和 D3 主要由设计者来决定，如果不加 N3
10、 和 D3 就得在变压器初级线圈 N1 的两端并联一个 RC 电路，用来吸收变压器产生的反激式输出能量，要么变压器初级线圈产生的反电动势非常高，很容易把电源开关管击穿。这个反激式能量很大，如果用 RC 电路来吸收，能量会白白的浪费掉，使开关电源的工作效率大大下降。因此，如果你不考虑工作效率，也可以不加 N3 和 D3，而加一个 RC 电路。）工作原理：开关管 T 导通时，D1 也导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感储存能量；当开关管 T 截止时，电感通过续流二极管 D2 继续向负载释放能量。在上图中，需要特别注意的是开关变压器初、次级线圈的同名端。如果把开关变压器初线圈或次级线圈的同名端弄反
11、，上图就不再是正激式变压器开关电源了该电路的最大问题是：开关管 T 交替工作于通/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。优点：1）正激式变压器开关电源输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好。2）正激式变压器开关电源的负载能力相对来说比较强，输出电压的纹波比较小。（说明正激式变压器开关电源的电压和电流输出特性要比反激式变压器开关电源好很多。）缺点：1）电路中比反激式变压器开关电源多用一个大储能滤波电感，以及一个续流二极管。2）正激式变压器开关电源
12、的变压器的体积要比反激式变压器开关电源的变压器的体积大。 3）变压器初级线圈产生的反电动势电压要比反激式变压器开关电源产生的反电动势电压高。（一般正激式变压器开关电源都设置有一个反电动势能量吸收回路，如的变压器反馈线圈 N3 绕组和整流二极管 D3。由于反电动势电压高因此，正激式变压器开关电源在输入电压为交流 220 伏的设备中很少使用，或者用两个电源开关管串联来使用）2.2. 单端反激式 Single F1yback Converter（单端反激式变压器开关电源）所谓反激式变压器开关电源，是指当变压器的初级线圈正好被直流电压激励时，变压器的次级线圈没有向负载提供功率输出，而仅在变压器初级线圈
13、的激励电压被关断后才向负载提供功率输出，这种变压器开关电源称为反激式开关电源。工作原理：当开关 K 关闭时,变压器初级 N1 有电流 Ip,并将能量储存于其中(e1 = L1di/dt =Ui 或者e1 = N1d/dt = Ui).由于 N1 与 N2 极性相反,此时二极管 D 反向偏压而截止,无能量传送到负载.当开关K 打开 时,由楞次定律 : (e = -N/T)可知,变压器原边绕组将产生一反向电势,此时二极管 D 正向导通,负载有电流 IL 流通反激式变压器开关电源的输出电压为：（1-110）式中，Uo 为反激式变压器开关电源的输出电压，Ui 变压器初级线圈输入电压，D 为控制开关的占
14、空比，n 为变压器次级线圈与初级线圈的匝数比。一、反激式转换器的优点有: 1. 电路简单比正反激式少用一个大储能滤波电感，以及一个续流二极管，因此，反激式的体积要比正激式变压器开关电源的体积小，且成本也要降低。且能高效提供多路直流输出,因此适合多组输出要求. 2. 转换效率高,损失小. 3. 变压器匝数比值较小. 4. 输入电压在很大的范围内波动时,仍可有较稳定的输出,目前已可实现交流输入在 85265V 间.无需切换而达到稳定输出的要求. 二、反激式转换器的缺点有: 1. 电压和电流输出特性要比正激式变压器开关电源差，输出电压中存在较大的纹波,负载调整精度不高,因此输出功率受到限制,通常应用
15、于 150W 以下. 2. 转换变压器在电流连续(CCM)模式下工作时,有较大的直流分量,易导致磁芯饱和,所以必须在磁路中加入气隙,从而造成变压器体积变大. 3. 变压器有直流电流成份,且同时会工作于 CCM / DCM 两种模式,故变压器在设计时较困难,反复调整次数较顺向式多,迭代过程较复杂. 2.3. 推挽 Push pull （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）
16、、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）。2.4. 全桥式 Full Bridge Converter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
17、结构通常使用在 1KW 以上超大功率开关电源电路中。2.5. 半桥式 Half Bridge Converter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。谐振式开关电源在脉冲调制电路中，加入 C、L 谐振电路，使得流过开关的电流及管子两端的压降为准正弦波。这种开关电源成为谐振式开关电源。利用一定的控制技术，可以实现开关管在电流或
18、电压波形过零时切换，这样对缩小电源体积，增大电源控制能力，提高开关速度，改善纹波都有极大好处。所以谐振开关电源是当前开关电源发展的主流技术。又分为：1ZCS 零电流开关。开关管在零电流时关断。2ZVS零电压开关。开关管在零电压时关断。串并联谐振（SPRC, 也叫 LCC 谐振）对于谐振变换来讲，串联谐振（SRC ） ，并联谐振（PRC）,以及串并联谐振（SPRC,也叫 LCC 谐振）是三种主要的流行拓扑结构。这三种拓扑的分析和设计已经非常系统。下面将研究这三种拓扑在前端变换中的应用。 DCDC 电源变换器的拓扑类型0 引言本文的第一部分为“DCDC 电源变换器拓扑的分类”，第二部分是在参考美国
19、 TI 公司资料的基础上撰写而成的，新增加了各种 DCDC 电源变换器的主要特点及 PWM 控制器的典型产品，另外还按照目标对电路结构、波形参数和汁算公式中的物理量作了统一。本文的特点足以表格形式归纳了常见 DCDC 电源变换器的拓扑结构这对电源专业的广大技术人员是一份不可多得的技术资料。1 DCDC 电源变换器拓扑结构的分类DCDC 电源变换器的拓扑类型主要有以下 13 种：(1)Buck Converter 降压式变换器；(2)Boost Conyerter 升压式变换器；(3)BuckBoost Converter 降压/升压式变换器，含极性反转(Inverting)式变换器；(4)Cu
20、k Converter 升压，升压串联式变换器；(5)SEPIC(Single Endcd Pdimary Inductor Converter)单端一次侧电感式变换器；(6)F1yback Converter 反激式(亦称回扫式)变换器；(7)Forward Converter 正激式变换器：(8)Double Switches Forward Converter 双开关正激式变换器；(9)Active Clamp Forward Converter 有源箝位(0)Half Bridge Converter 半桥式变换器；(11)Full Bridge Converter 全桥式变换器；(1
21、2)Push pull Convener 推挽式变换器：(13)Phase Shift Switching ZVT(Phase Shift Switching Zero Voltage Transition)移相式零电压开关变换器。2 常见 DCDC 电源变换器的拓扑类型常见 DC/DC 电源变换器的拓扑类型见表 1表 3 所列。表中给出不同的电路结构，同时也给出相应的电压及电流波形(设相关的电感电流为连续工作方式)。PWM 表示脉宽调制波形，U1 为直流输入电压，UDS为功率丌关管 S1(MOSFFT)的漏一源极电压。ID1 为 S1 的漏极电流。IF1 为 D1 的工作电流，U0 为输出电压，IL 为负载电流。T 为周期，t 为 UO 呈高电平(或低电平)的时间及开关导通时间，D 为占空比，有关系式：D=t/T。C1、C2 均为输入端滤波电容，CO 为输出端滤波电容，L1、L2 为电感。
