开关电源拓扑结构-基础

2020-05-26 11:15:55    shhuiqin    1081

一、开关电源的电路组成:

1、主回路:功率电路,一般包含开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器,整流器等所有功率器件以及电源的输入端及负载端。

2、控制回路:控制电路,一般由控制芯片集成电路组成。通过输出信号与基准信号相比较来反馈控制主回路的开关器件。

二、主回路电源的隔离与非隔离:

1、隔离:输入与输出端没有直接的电气连接,相互隔离;通过脉冲变压器的磁耦合作用传递能量。

2、非隔离:输入与输出端存在直接的电气连接,不隔离;直接通过物理线路传递能量。


非隔离电源电路

隔离电源电路

三、串联结构与并联结构:

1、串联结构:电源主回路中,相对于输入端而言,开关器件与输出端负载成并联连接关系。如buck型。

2、并联结构:电源主回路中,相对于输入端而言,开关器件与输出端负载成串联连接关系。如boost型。


四、单端:通过一只开关器件单向驱动脉冲变压器。

开关器件: 二极管、三极管、MOSFET、可控硅、IGBT、固态继电器、开关芯片。



五、隔离式电路的正激与反激:

1、正激式:在开关管导通时,能量通过变压器或电感向负载释放;当开关管关闭时,就停止向负载释放能量。

属于这种模式的有:串联式开关电源,buck结构开关电源,正激式变压器开关电源、推挽式、半桥式、全桥式等。


2、反激式:在开关管导通时储存能量,在开关管关断时向负载释放能量;属于这种模式的有:并联式开关电源、boots、极性反转型转换器、反激式变压器开关电源。

初级有电时次级回路是断开的。如图初级电压是上正下负,而转换到次级由于同名端相反,所以次级变压器的电压是下正上负,而由于反向二极管的作用,此时输出端无法形成负载回路,故而此时无法传递能量。当初级关闭,而此时次级电压反转,与后级负载形成回路,将之前储存在变压器中的能量释放。如此完成能量传递与转换。


开关电源的正激式与反激式的区别如下:

一、原理不同:

1、正激式开关电源是指使用正激高频变压器隔离耦合能量的开关电源,与之对应的有反激式开关电源。

正激具体所指当开关管接通时,输出变压器充当介质直接耦合磁场能量,电能转化为磁能,磁能又转化为电能,输入输出同时进行。

2、“反激”(FLY BACK)具体所指当开关管接通时,输出变压器充当电感,电能转化为磁能,此时输出回路无电流;相反,当开关管关断时,输出变压器释放能量, 磁能转化为电能,输出回路中有电流。

二、优点不同

正激式开关电源优点: 功率比反激式开关电源大,输出变压器利用率高,适用于100W-300W的开关电源。

反击式开关电源优点:元器件少,电路简单,成本低,体积小,可同时输出多路互相隔离的电压。



六、斩波:将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电压的过程称为斩波,斩波有两种方式,一种是脉宽调制方式,另一种是频率调制,频率调制这种易受干扰。


七、脉宽调制:PWM, Pulse width modulation 脉冲宽度调制是一种模拟控制方式,根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。


占空比

开关电源用到的主要元器件:

1、电阻:

2、电容:输出和输入滤波电容、高频旁路电容、谐振缓冲电容、电磁兼容滤波电容以及振荡定时电容等。

3、整流器件(开关):二极管、功率晶体管、场效应晶体管(MOSFET)、光耦合器等。

4、运算放大器:输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。

5、比较器:模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。

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