【技術】開關電源的電路方案
 

 

 

非絕緣型Non-Isolated Topologies】

  

 | 降壓-升壓轉換器(buck-boost Conoerter)

是一種直流-直流轉換器,可以升壓和降壓的類型的電路系統,其輸出電壓大小可以大於輸入電壓,也可以小於輸入電壓。當用於獲得與輸入電壓極性相反的輸出電壓的電路中的開關接通時,能量在電感器中流動,並且當開關斷開時,能量通過二極管從電感器釋放。與降壓型相比,向電容器提供大電流(用於輸出濾波器)。

 

  | 降壓轉換器(Buck Conoerter,又稱為Buck變換器)

是會降低電壓的直流-直流轉換器,降低從輸入到輸出的電壓,輸出(負載)端的電壓會比輸入(電源)端要低,而輸出電流會大於輸入電流。當開關元件接通時,能量在保存時被傳遞到電感線圈,並且當開關斷開時,能量通過諸如二極管或MOSFET的開關元件從電感器釋放。

降壓變換器的效率一般會高過90%,且電路配置相對簡單,成本相對較低,常用來將電腦中的主電源(多半是12V)降壓到USB、DRAM及CPU需要的電源(1.8V或更低)。

 

  | 升壓轉換器(Boost Conoerter,又稱為Boost變換器)

是可以提昇電壓的直流-直流轉換器,其輸出(負載)電壓會比輸入(電源)電壓要高。當開關元件如一個MOSFET導通時,能量在電感器中的貯存器,當關斷能量通過二極管從電感釋放到負載。由於輸入電壓能量被施加到線圈中累積的能量,因此輸出電壓高於輸入電壓。

升壓轉換器的電源適合電池、太陽能板、整流子或是直流發電機等。

 

 

 

【絕緣型Isolated Topologies】

 

  | 推拉式轉換器(Push Pull Conoerter)

是一種直流-直流轉換器,使用一個變壓器來改變電壓的直流電源。

基本開關臂的數量是多石型變換器,變壓器初級側的兩個線圈(相同匝數)串聯連接,中間點連接到電源的正側。將兩端連接到每個低側開關的負側。通過交替接通/斷開,在變壓器的磁芯中產生交變磁場。有兩種類型的推挽式轉換器,電流型和電壓型,適用於容量較大的電源。

推拉式轉換器的顯著特徵是變壓器初級通過對稱推挽式電路中的成對晶體管從輸入線提供電流。晶體管交替接通和斷開,週期性地反轉變壓器中的電流。因此,在開關週期的兩半期間從線路汲取電流。這與降壓 - 升壓轉換器形成對比其中輸入電流由接通和斷開的單個晶體管提供,因此在開關週期的一半期間僅從線路汲取電流。在另一半期間,輸出功率由存儲在電源中的電感器或電容器中的能量供應。推挽式轉換器具有更穩定的輸入電流,在輸入線路上產生更少的噪聲,並且在更高功率的應用中更有效。

 

 

  | 正向式轉換器(Forward Conoerter)

是一個DC/DC使用的轉換器變壓器,以增加或減小輸出電壓(取決於變壓器比),並提供電隔離的負載。通過多個輸出繞組,可以同時提供更高和更低的電壓輸出。

在正向型轉換器的情況下,基本開關臂的數量是一種類型的接通型轉換器,其主要用於來自大約幾百W的小容量電源的中等容量電源。當初級側的開關元件接通時,通過插入的變壓器將功率傳遞到次級側。變壓器的繞組也以相同的極性連接到初級和次級繞組。它需要兩個部分,一個變壓器和一個扼流圈,但效率很高。

正向轉換器雖然它看起來像一個反激轉換器,但是它以一種根本不同的方式運行,並且通常更節能。在轉換器開關元件(晶體管)導通期間,反激式轉換器將能量存儲在電感器氣隙中的磁場中。當開關關閉時,存儲的磁場坍塌並且能量作為電流傳遞到反激轉換器的輸出。反激式轉換器可視為兩個電感器共用一個具有相反極性繞組的共用磁芯。

相反地,正向轉換器(基於具有相同極性繞組的變壓器,更高的磁化電感,沒有氣隙)在開關元件的導通時間內不存儲能量 - 變壓器不能存儲大量的能量,不像電感器。在開關導通階段期間,能量通過變壓器動作直接傳遞到正激變換器的輸出。正激轉換器的最大輸出電壓受變壓器匝數比的限制。 

 

 

  | 反激式轉換器(Flyback Conoerter)

使用兩個AC / DC和DC / DC轉換以電隔離的輸入和任何輸出之間。反激式轉換器是降壓 - 升壓轉換器,電感器分開形成變壓器,因此電壓比倍增,並具有隔離的額外優勢。當驅動例如等離子燈或電壓倍增器時,升壓轉換器的整流二極管被省略,並且該裝置被稱為回掃變壓器。

作為反激式變換器的一個例子,基本的開關臂數量是一種單石型開關型變換器。當開關元件接通時,能量存儲在變壓器初級繞組側,當元件關閉時,累積的能量通過二極管從變壓器的次級繞組釋放,由整流電路整流,並由平滑電路平滑以產生DC電壓。 因此,變壓器的設計變得有些複雜,尺寸相對較大,並且電容器中流過大電流。 這是一種可以省略扼流圈的方法。

 

 

 | 全橋式轉換器(Full-bridge Conoerter)

為多石型開關臂,並聯兩組串聯連接的開關元件,每一個變壓器繞組到中間點(主)的佈置,交替地接通/斷開的開關元件。適用於具有相對大容量的電源。

 

 

  | 半橋式轉換器(Half-bridge Conoerter)

半橋型,這是一種具有高變壓器效率和高輸入電壓的電路方法。

變壓器的一端通過電容與濾波電容相連,另一端接在串連的電晶體中間的節點,兩個功率電晶體交替導通。

 


 

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