開關電源的拓撲結構
為適應各種不同的輸出功率,開關電源有各種的拓撲結構:Boost結構、Buck結構、反激(Flyback)結構等。本文主要是根據接連電流形式(CCM)來討論的。
開關電源的Boost(StepUp)升壓電路先來看看Boost[10]電路原理圖,如圖2-4所示:
現在來講講開關電源的電路作業原理:Boost電路即升壓電路,當Q1導通時,能量從輸入電源流入貯存于電感L1中,此刻二極管D1反偏,負載由濾波電容C1供應能量,將C1中貯存的電能(C1V02/2)釋放給負載R1。當Q1截止時,電感L1中電流不能驟變,此刻二極管D1導通,電感中貯存的能量(L1I2/2)經二極管D1,流入電容C1,并供應負載R1。根據電感的伏秒平衡,在一個周期內電感的伏秒乘積和為零。假如Q1導通時刻Ton越大,那么Q1截止時提供應負載的電壓就會越大。下面經過詳細的計算來加深了解:根據伏秒平衡有式(2-2)、(2-3)。
Buck(StepDown)降壓電路
相同先來看看電路圖,如圖2-5所示:
Buck電路即降壓電路。當Q1導通時,C1初步充電,輸出電壓V0加到負載R1兩頭,在C1充電過程中,電感L1內的電流逐漸增加,貯存的磁場能量也逐漸增加。此刻續流二極管D1因截止。當Q1截止時,L1中貯存的磁場能量便經過續流二極管D1傳遞給負載。當負載電壓低于電容C1兩頭的電壓時,C1便向負載放電。我們也用伏秒平衡來列出式子:
由(2-5)式可知,經過改動開關管的占空比可以操控輸出平均電壓的巨細。因為占空比總是小于1,所以V0總是小于V1,所以說Buck電路是降壓電路。
開關電源的反激(升降壓)電路我們先給出反激[11]電路的原理圖,如圖2-6所示:
現在來剖析它的作業原理:當Q導通時,二極管截止,根據電路常識可知此刻VL=Vg,ic=-V/R;當Q截止時,二極管D導通,VL=-V/n,ic=i/n-V/R。由伏秒平衡和電容充放電平衡可得:
由式(2-6)、(2-7)可得:
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