1.4 常用开关电源电路拓扑与特点

1.Buck变换器

1）Buck变换器的工作原理

Buck变换器的工作原理如图1-8所示。

图1-8 Buck变换器的工作原理图

2）Buck变换器的特点

（1）VSW(max)=Vi+Vo；

（2）Vo=D×Vi，降电压输出；

（3）；

（4）VVD=Vi；

（5）IVD=IL×(1-D)；

（6）VRVD=Vi。

3）Buck变换器的工作波形

Buck变换器的工作波形如图1-9所示。

图1-9 Buck变换器的工作波形

2.升电压输出（Boost）变换器

1）升电压输出（Boost）变换器的工作原理

升电压输出（Boost）变换器的工作原理如图1-10所示。

图1-10 升电压输出变换器的工作原理图

2）升电压输出变换器的特点

（1）VSW =Vo；

（2），升电压输出；

（3）；

（4）IVD=IRL；

（5）VRVD=Vo。

3）升电压输出变换器的工作波形

升电压输出变换器的工作波形如图1-11所示。

图1-11 升电压输出变换器的工作波形图

3.Buck-Boost变换器

1）Buck-Boost变换器的工作原理

Buck-Boost变换器的工作原理如图1-12所示。

图1-12 Buck-Boost变换器的工作原理图

2）Buck-Boost变换器的特点

（1）VSW=Vi+|Vo|；

（2），既可以工作于升电压输出，也可以工作于降电压输出，并且输出电压为反相输出；

（3）；

（4）IVD=IRL；

（5）VRVD=Vi+|Vo| 。

3）Buck-Boost变换器的工作波形

Buck-Boost变换器的工作波形如图1-13所示。

图1-13 Buck-Boost变换器的工作波形图

4.反激式变换器（Flyback）

1）反激式变换器的工作原理

反激式变换器的工作原理如图1-14所示。

图1-14 反激式变换器的工作原理图

2）反激式变换器的特点

（1）一般用于输出上限功率为100W的应用场合；

（2）；

（3），输出电压既可以大于输入电压，也可以低于输入电压，取决于脉冲占空比D的大小；

（4）；

（5）IVD =IRL；

（6）。

3）反激式变换器的工作波形

反激式变换器的工作波形如图1-15所示。

图1-15 反激式变换器的工作波形图

5.正激式变换器（Forward）

1）正激式变换器的工作原理

正激式变换器的工作原理如图1-16所示。

图1-16 正激式变换器的工作原理图

2）正激式变换器的特点

（1）变压器T的设计较复杂；

（2）需用磁复位绕组；

（3）占空比D可以工作于大于50%的应用场合；

（4）可应用于输出功率高达200W的应用场合；

（5）VSW =2 ×Vi；

（6），既可以升电压输出，也可以降电压输出；

（7）；

（8）；

（9）；

（10）。

3）正激式变换器的工作波形

正激式变换器的工作波形如图1-17所示。

图1-17 正激式变换器的工作波形图

6.双管正激式变换器（2 Swith Forward）

1）双管正激式变换器的工作原理

双管正激式变换器的工作原理如图1-18所示。

图1-18 双管正激式变换器的工作原理图

2）双管正激式变换器的特点

（1）可应用于输出功率高达500W的应用场合；

（2）变压器T的设计较简单；

（3）变压器T同时也用做磁复位，工作脉冲占空比小于50%；

（4）VSW =Vi；

（5），D＜50%，既可以升电压输出，也可以降电压输出；

（6）；

（7）；

（8）。

3）双管正激式变换器的工作波形

双管正激式变换器的工作波形如图1-19所示。

图1-19 双管正激式变换器的工作波形图

7.有源钳位正激式变换器（Active Clamp Forward）

1）有源钳位正激式变换器的工作原理

有源钳位正激式变换器的工作原理如图1-20所示。

图1-20 有源钳位正激式变换器的工作原理图

2）有源钳位正激式变换器的特点

（1）变压器T的设计较简单；

（2）占空比D可以工作在大于50%的应用场合；

（3）可应用于输出功率高达500W的应用场合；

（4）；

（5），既可以升电压输出，也可以降电压输出；

（6）；

（7）；

（8）。

3）有源钳位正激式变换器的工作波形

有源钳位正激式变换器的工作波形如图1-21所示。

图1-21 有源钳位正激式变换器的工作波形图

8.推挽式变换器（Push Pull）

1）推挽式变换器的工作原理

推挽式变换器的工作原理如图1-22所示。

图1-22 推挽式变换器的工作原理图

2）推挽式变换器的特点

（1）在低电压供电的应用场合应用较为广泛；

（2）可应用于输出功率高达1kW的应用场合；

（3）变压器T的设计较复杂；

（4）工作脉冲占空比小于50%；

（5）VSW=2×Vi；

（6），既可以升电压输出，也可以降电压输出；

（7）；

（8）；

（9）。

3）推挽式变换器的工作波形

推挽式变换器的工作波形如图1-23所示。

图1-23 推挽式变换器的工作波形图

9.半桥式变换器

1）半桥式变换器的工作原理

半桥式变换器的工作原理如图1-24所示。

图1-24 半桥式变换器的工作原理图

2）半桥式变换器的特点

（1）可应用于输出功率高达500W的应用场合；

（2）工作脉冲占空比小于50%；

（3）VSW =Vi；

（4），既可以升电压输出，也可以降电压输出；

（5）；

（6）；

（7）。

3）半桥式变换器的工作波形

半桥式变换器的工作波形如图1-25所示。

图1-25 半桥式变换器的工作波形图

10.全桥式变换器

1）全桥式变换器的工作原理

全桥式变换器的工作原理如图1-26所示。

图1-26 全桥式变换器的工作原理图

2）全桥式变换器的特点

（1）可应用于输出功率高达2kW的应用场合；

（2）工作脉冲占空比小于50%；

（3）对高功率密度的应用场合，可以工作于相移控制的工作模式；

（4）可用于大电流输出的应用场合；

（5），既可以升电压输出，也可以降电压输出；

（6）VSW =Vi；

（7）；

（8）；

（9）。

3）全桥式变换器的工作波形

全桥式变换器的工作波形如图1-27所示。

图1-27 全桥式变换器的工作波形图

11.SEPIC（Single-Ended Primary Inductor Converter）变换器

1）SEPIC变换器的工作原理

SEPIC变换器的工作原理如图1-28所示。

图1-28 SEPIC变换器的工作原理图

2）SEPIC变换器的特点

（1）VSW=Vi+Vo

（2），既可以升电压输出，也可以降电压输出；

（3）；

（4）；

（5）VVD=Vo+Vi。

3）SEPIC变换器的工作波形

SEPIC变换器的工作波形如图1-29所示。

图1-29 SEPIC变换器的工作波形图

12.相移零电压转换变换器（Phase Shift ZVT）

1）相移零电压转换变换器的工作原理

相移零电压转换变换器的工作原理如图1-30所示。

图1-30 相移零电压转换变换器的工作原理图

2）相移零电压转换变换器的特点

（1），既可以升电压输出，也可以降电压输出；

（2）；

（3）VSW =Vi；

（4）；

（5）。

3）相移零电压转换变换器（PS-ZVT）的工作波形

相移零电压转换变换器的工作波形如图1-31所示。

图1-31 相移零电压转换变换器的工作波形

13.C’uk变换器（By Slobodan C’uk）

1）C’uk变换器的工作原理

C’uk变换器的工作原理如图1-32所示。

图1-32 C’uk变换器的工作原理图

2）C’uk变换器的特点

（1）功率开关管SW上的电应力大于Vi 或Vo，VSW = |Vo| +Vi；

（2），反向输出，既可以升电压输出，也可以降电压输出；

3）C’uk变换器的工作波形

C’uk变换器的工作波形如图1-33所示。

图1-33 C’uk变换器的工作波形

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