基本的脈沖寬度調(diào)制波形

這些拓撲結(jié)構(gòu)都與開關(guān)式電路有關(guān)，基本的脈沖寬度調(diào)制波形定義如下：

Buck 降壓

特點：

把輸入降至一個較低的電壓

可能是最簡單的電路

電感/電容濾波器濾平開關(guān)后的方波

輸出總是小于或等于輸入

輸入電流不連續(xù) (斬波)

輸出電流平滑

Boost 升壓

特點：

把輸入升至一個較高的電壓

與降壓一樣，但重新安排了電感、開關(guān)和二極管

輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管的正向壓降)

輸入電流平滑

輸出電流不連續(xù) (斬波)

Buck-Boost 降壓-升壓

特點：

電感、開關(guān)和二極管的另一種安排方法

結(jié)合了降壓和升壓電路的缺點

輸入電流不連續(xù) (斬波)

輸出電流也不連續(xù) (斬波)

輸出總是與輸入反向 (注意電容的極性)，但是幅度可以小于或大于輸入

“反激”變換器實際是降壓-升壓電路隔離（變壓器耦合）形式。

Flyback 反激

特點：

如降壓-升壓電路一樣工作，但是電感有兩個繞組，同時作為變壓器和電感

輸出可以為正或為負，由線圈和二極管的極性決定。

輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，由變壓器的匝數(shù)比決定。

這是隔離拓撲結(jié)構(gòu)中最簡單的

增加次級繞組和電路可以得到多個輸出

Forward 正激

特點：

降壓電路的變壓器耦合形式。

不連續(xù)的輸入電流，平滑的輸出電流。

因為采用變壓器，輸出可以大于或小于輸入，可以是任何極性。

增加次級繞組和電路可以獲得多個輸出。

在每個開關(guān)周期中必須對變壓器磁芯去磁。常用的做法是增加一個與初級繞組匝數(shù)相同的繞組。

在開關(guān)接通階段存儲在初級電感中的能量，在開關(guān)斷開階段通過另外的繞組和二極管釋放。

Two-Transistor Forward雙晶體管正激

特點：

兩個開關(guān)同時工作。

開關(guān)斷開時，存儲在變壓器中的能量使初級的極性反向，使二極管導(dǎo)通。

主要優(yōu)點：

每個開關(guān)上的電壓永遠不會超過輸入電壓。

無需對繞組磁道復(fù)位。

Push-Pull 推挽

特點：

開關(guān)（FET）的驅(qū)動不同相，進行脈沖寬度調(diào)制（PWM）以調(diào)節(jié)輸出電壓。

良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。

全波拓撲結(jié)構(gòu),所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。

施加在FET上的電壓是輸入電壓的兩倍。

Half-Bridge 半橋

特點：

較高功率變換器極為常用的拓撲結(jié)構(gòu)。

開關(guān)（FET）的驅(qū)動不同相，進行脈沖寬度調(diào)制（PWM）以調(diào)節(jié)輸出電壓。

良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。而且初級繞組的利用率優(yōu)于推挽電路。

全波拓撲結(jié)構(gòu),所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。

施加在FET上的電壓與輸入電壓相等。

Full-Bridge 全橋

特點：

較高功率變換器最為常用的拓撲結(jié)構(gòu)。

開關(guān)（FET）以對角對的形式驅(qū)動，進行脈沖寬度調(diào)制（PWM）以調(diào)節(jié)輸出電壓。

良好的變壓器磁芯利用率---在兩個半周期中都傳輸功率。

全波拓撲結(jié)構(gòu)，所以輸出紋波頻率是變壓器頻率的兩倍。

施加在FETs上的電壓與輸入電壓相等。

在給定的功率下，初級電流是半橋的一半。

SEPIC 單端初級電感變換器

特點：

輸出電壓可以大于或小于輸入電壓。

與升壓電路一樣，輸入電流平滑，但是輸出電流不連續(xù)。

能量通過電容從輸入傳輸至輸出。

需要兩個電感。

C'uk(Slobodan C'uk 的專利)

特點：

輸出反相

輸出電壓的幅度可以大于或小于輸入。

輸入電流和輸出電流都是平滑的。

能量通過電容從輸入傳輸至輸出。

需要兩個電感。

電感可以耦合獲得零紋波電感電流。

電路工作的細節(jié)

幾種拓撲結(jié)構(gòu)的工作細節(jié)：

降壓調(diào)整器：連續(xù)導(dǎo)電、臨界導(dǎo)電、不連續(xù)導(dǎo)電

升壓調(diào)整器 (連續(xù)導(dǎo)電)

變壓器工作

反激變壓器

正激變壓器

Buck-降壓調(diào)整器-連續(xù)導(dǎo)電

特點：

電感電流連續(xù)。

Vout是其輸入電壓 (V1)的均值。

輸出電壓為輸入電壓乘以開關(guān)的負荷比 (D)。

接通時，電感電流從電池流出。

開關(guān)斷開時電流流過二極管。

忽略開關(guān)和電感中的損耗, D 與負載電流無關(guān)。

降壓調(diào)整器和其派生電路的特征是：

輸入電流不連續(xù) (斬波), 輸出電流連續(xù) (平滑)。

Buck-降壓調(diào)整器-臨界導(dǎo)電

電感電流仍然是連續(xù)的，只是當(dāng)開關(guān)再次接通時 “達到”零，這被稱為 “臨界導(dǎo)電”。輸出電壓仍等于輸入電壓乘以 D。

Buck-降壓調(diào)整器-不連續(xù)導(dǎo)電

在這種情況下，電感中的電流在每個周期的一段時間中為零。

輸出電壓仍然 (始終)是 v1 的平均值。

輸出電壓不是輸入電壓乘以開關(guān)的負荷比 (D)。

當(dāng)負載電流低于臨界值時,D 隨著負載電流而變化(而 Vout 保持不變)。

Boost 升壓調(diào)整器

輸出電壓始終大于（或等于）輸入電壓。

輸入電流連續(xù)，輸出電流不連續(xù)（與降壓調(diào)整器相反）。

輸出電壓與負荷比（D）之間的關(guān)系不如在降壓調(diào)整器中那么簡單。在連續(xù)導(dǎo)電的情況下：

Vin = 5
Vout = 15
and D = 2/3
Vout = 15
D = 2/3

變壓器工作（包括初級電感的作用）

變壓器看作理想變壓器，它的初級（磁化）電感與初級并聯(lián)。

反激變壓器

此處初級電感很低，用于確定峰值電流和存儲的能量。當(dāng)初級開關(guān)斷開時，能量傳送到次級。

Forward 正激變換變壓器

初級電感很高，因為無需存儲能量。

磁化電流 (i1) 流入 “磁化電感”，使磁芯在初級開關(guān)斷開后去磁 (電壓反向)。

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