開關(guān)電源常用拓撲電路詳解

開關(guān)電源是一種通過高頻開關(guān)器件將輸入電源轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定輸出電源的電力轉(zhuǎn)換技術(shù)。它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于計算機、通訊、工業(yè)控制、新能源等領(lǐng)域。開關(guān)電源拓撲電路是開關(guān)電源的核心，它決定了開關(guān)電源的性能和特點。本文將詳細介紹開關(guān)電源常用的拓撲電路，以便更好地了解開關(guān)電源的基本原理。

1. 升壓型開關(guān)電源

升壓型開關(guān)電源采用升壓轉(zhuǎn)換器，通過周期性地開關(guān)電路來實現(xiàn)輸入電壓的升高，從而得到所需的穩(wěn)定輸出電壓。

其中，Vin是輸入電壓，L是電感，D是二極管，C是輸出電容，Q是開關(guān)管，Vout是輸出電壓。

升壓型開關(guān)電源的工作原理如下：當開關(guān)管導(dǎo)通時，電感L將電流進行儲能；當開關(guān)管截止時，通過電感的自感電勢使電池極性改變，并使得二極管反向?qū)ǎ瑢㈦姵氐哪芰客ㄟ^電容C輸出。因此，升壓型開關(guān)電源的輸出電壓隨著占空比的增加而增加。

升壓型開關(guān)電源的優(yōu)點是轉(zhuǎn)換電壓高，而缺點是效率較低。

2. 降壓型開關(guān)電源

降壓型開關(guān)電源采用降壓轉(zhuǎn)換器，通過周期性地開關(guān)電路使電感內(nèi)的電流變化，實現(xiàn)輸入電壓的降低，從而得到所需的穩(wěn)定輸出電壓。

其中，Vin是輸入電壓，L是電感，D是二極管，C是輸出電容，Q是開關(guān)管，Vout是輸出電壓。

降壓型開關(guān)電源的工作原理如下：當開關(guān)管導(dǎo)通時，電感L中儲存電能，并將電池的正極提高；當開關(guān)管截止時，電感L的能量通過二極管D輸出到電容C中，從而使輸出電壓降低。

降壓型開關(guān)電源的優(yōu)點是效率高，而缺點是輸出電壓低。

3. 反激式開關(guān)電源

反激式開關(guān)電源采用電感和電容的串聯(lián)，通過周期性地開關(guān)電路實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓。

其中，Vin是輸入電壓，L1和L2是電感，C是輸出電容，Q是開關(guān)管，D是二極管，Vout是輸出電壓。

反激式開關(guān)電源的工作原理如下：當開關(guān)管導(dǎo)通時，直流電源輸入電感L1和開關(guān)管Q中的電流變化，從而儲存電池能量；當開關(guān)管截止時，電感L1中的電流被強行抽出，使開關(guān)管的極性改變，并將電池的能量通過電容C輸出。

反激式開關(guān)電源的優(yōu)點是高效、穩(wěn)定，而缺點是電容容量大，會增加整體體積。

4. 交變式開關(guān)電源

交變式開關(guān)電源采用變壓器來實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，通過改變輸入電源的極性來完成變壓器的正反接，從而得到所需的穩(wěn)定輸出電源。

其中，Vin是輸入電壓，L1和L2是變壓器的初級繞組，L3和L4是變壓器的次級繞組，C是輸出電容，Q1和Q2是開關(guān)管，D是二極管，Vout是輸出電壓。

交變式開關(guān)電源的工作原理如下：當開關(guān)管Q1導(dǎo)通時，變壓器的初級繞組L1和L2中儲存電池能量并通過變壓器轉(zhuǎn)化成次級繞組中的能量；當開關(guān)管Q2導(dǎo)通時，變壓器的磁場反向，次級繞組L3和L4中的電能被輸出到電容C中。

交變式開關(guān)電源的優(yōu)點是具有很高的效率和穩(wěn)定性，而缺點是需要使用高性能變壓器，成本較高。

5. 降升壓型開關(guān)電源

降升壓型開關(guān)電源采用電壓升降轉(zhuǎn)換器，通過逆變器將輸入電壓先升壓后降壓，從而得到所需要的輸出電壓。

其中，Vin是輸入電壓，L1和L2是電感，C是輸出電容，Q1和Q2是開關(guān)管，D為二極管，Vout是輸出電壓。

降升壓型開關(guān)電源的工作原理如下：當開關(guān)管Q1導(dǎo)通時，電能儲存在電感L1和L2中；當開關(guān)管Q1截止時，將儲存的電能通過電容C轉(zhuǎn)換為輸出的電壓；當開關(guān)管Q2導(dǎo)通時，電能從電容C中返回到電感L1和L2中；當開關(guān)管Q2截止時，電能從電感L1和L2中輸出到輸出電路。

降升壓型開關(guān)電源的優(yōu)點是可以適應(yīng)輸入電壓范圍較大的應(yīng)用場合，缺點是轉(zhuǎn)換效率較低。

總的來說，開關(guān)電源拓撲電路種類繁多，應(yīng)用范圍廣泛。在選擇拓撲電路時，需要充分考慮應(yīng)用環(huán)境、轉(zhuǎn)換效率和成本等因素。希望本文能夠幫助讀者更好地理解開關(guān)電源拓撲電路的基本原理。