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《開關(guān)電源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、開關(guān)電源電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇2009-04-2610:58:30
2、??分類：硬件設(shè)計-從頭開
3、??標(biāo)簽：
4、字號大中小?訂閱?開關(guān)電源（直流變換器）的類型很多，從輸入輸出有無隔離角度，開關(guān)電源主回路可以分為隔離式與非隔離式兩大類型。這兩種類型中又各自包含有不同的電路拓?fù)浞N類。每種結(jié)構(gòu)都有各自的特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場合，下邊將對各種開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡要敘述和比較。1.?非隔離式開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非隔離式電路是指輸入端與輸出端電氣相通，沒有隔離。非隔離式又可分串聯(lián)式結(jié)構(gòu)、并聯(lián)式結(jié)構(gòu)和極性反轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)三種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這三種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有各自的特點(diǎn)，工作過
5、程不一樣，應(yīng)用場合也不一樣。（1）串聯(lián)式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理圖3所示為串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:在主回路中開關(guān)器件T與輸入端、輸出端、電感器L、負(fù)載RL四者成串聯(lián)連接的關(guān)系。開關(guān)管T交替工作于導(dǎo)通/關(guān)斷兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時，輸入端電源通過開關(guān)管T及電感器L對負(fù)載供電，并同時對電感器L充電，當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時，電感器L中的反向電動勢使續(xù)流二極管D自動導(dǎo)通，電感器L中儲存的能量通過續(xù)流二極管D形成的回路，對負(fù)載RL繼續(xù)供電，從而保證了負(fù)載端獲得。圖3串聯(lián)式開關(guān)穩(wěn)壓電路主回路 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，輸出電壓與輸入電壓成線性關(guān)系，其表達(dá)式為Vo≈Vi×D
6、，D為開關(guān)器件T的占空比，D越大輸出越大，其最大值為1，因此串聯(lián)式結(jié)構(gòu)只能獲得低于輸入電壓的輸出電壓，只適合于降壓式變換。（2）并聯(lián)式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理圖4所示為并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，并聯(lián)式結(jié)構(gòu)與串聯(lián)式結(jié)構(gòu)有相同的組成部分，只是他們的位置被重新布置了一下。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:在主回路中開關(guān)器件T與輸出端負(fù)載成并聯(lián)連接的關(guān)系。開關(guān)管T交替工作于導(dǎo)通/關(guān)斷兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時，輸入端電源通過開關(guān)管T對電感器L充電，同時續(xù)流二極管D關(guān)斷，負(fù)載RL靠電容器存儲的電能供電；當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，輸入端電源電壓與電感器L中的自感電動勢正向疊加后，通
7、過續(xù)流二極管D對負(fù)載RL供電，并同時對電容器C充電。圖4并聯(lián)式開關(guān)穩(wěn)壓電路主回路由此可見，并聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，可以獲得高于輸入電壓的輸出電壓，因此為升壓式變換，適合于輸出電壓高于輸入電壓的場合，并且為了獲得連續(xù)的負(fù)載電流，并聯(lián)結(jié)構(gòu)比串聯(lián)結(jié)果對輸出濾波電容C的容量有更高的要求。（3）極性反轉(zhuǎn)型變換器結(jié)構(gòu)圖5所示為極性反轉(zhuǎn)變換器結(jié)構(gòu)，輸出電壓與輸入電壓的極性相反。電路的基本結(jié)構(gòu)特征是：在主回路中，相對于輸入端而言，電感器L與負(fù)載成并聯(lián)。圖5極性反轉(zhuǎn)開關(guān)電源主回路開關(guān)管T交替工作于導(dǎo)通/關(guān)斷兩種狀態(tài)，工作過程與并聯(lián)式結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時，輸入端電源通
8、過開關(guān)管T對電感器L充電，同時續(xù)流二極管D關(guān)斷，負(fù)載RL靠電容器存儲的電能供電；當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，電感器L中的自感電動勢通過續(xù)流二極管D對負(fù)載RL供電，并同時對電容器C充電；由于續(xù)流二極管D的反向極性，使輸出端獲得相反極性的電壓輸出。2.隔離式開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隔離式是指輸入端與輸出端電氣不相通，通過脈沖變壓器的磁耦合方式傳遞能量，輸入輸出完全電氣隔離。隔離式又可分為以下幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：（1）單端反激式 開關(guān)電源電路中所謂的單端是指變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激是指當(dāng)功率調(diào)整管T導(dǎo)通時，變壓器N在初級繞組中儲存能量
9、；當(dāng)功率調(diào)整管T截止時，變壓器N通過次級繞組向負(fù)載傳遞能量。即原/副邊交錯通斷。這樣可以避免變壓器磁能被積累的問題，但是由于變壓器存在漏感，將在原邊形成電壓尖峰，可能擊穿調(diào)整管T，因此需要設(shè)置RCD緩沖電路。???????????????????????????????圖6單端反激式開關(guān)電源主回路（2）單端正激式從電路原理圖上看，正激式與反激式很相似，表面上只是變壓器同名端的區(qū)別，但工作過程不同。當(dāng)T導(dǎo)通時，變壓器N的初級和次級繞組同時導(dǎo)通，向負(fù)載傳送能量，濾波電感L儲存能量；當(dāng)T截止時，電感L通過二極管D1繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。圖7單端正激式開
10、關(guān)電源主回路?????????????該電路的最大問題是：功率管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，當(dāng)功率管關(guān)斷時，脈沖變壓器處于“空載”狀態(tài)，其中儲存的磁能將被積累到下一個周期，直至電感器飽和，可能會使功率調(diào)整管燒毀。（3）推挽式這種電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：變壓器原邊是兩個對稱線圈，兩只功率調(diào)整管接成對稱關(guān)系，輪流通斷，工作過程類似于線性放大電路中的乙類推挽功率放大器。圖8推挽式開關(guān)電源主回路???該電路的主要缺點(diǎn)是：電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本較高，變壓器繞組利用率低，對功率管的耐壓要求比較高。（4）半橋式???電路的結(jié)構(gòu)類似于全橋式，只是把其中的兩只調(diào)整管換
11、成了兩只等值的大電容C1、C2。工作過程：T1和T2交替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui/2的交流電壓，改變PWM的占空比就可以改變輸出電壓。圖9半
