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本文主要讲述了开关电源拓扑结构的常见特点和优缺点的比较。
常见的拓扑结构包括Buck降压、Boost升压、Buck-Boost降压-升压、Flyback反激、Forward正激、Two-Transistor Forward双晶体管正激等。
常见的基本拓扑结构
所有这些拓扑结构都与开关电路有关。
基本的脉冲宽度调制波形定义如下：
将输入降低到较低的电压。
也许是最简单的电路。
电感/电容滤波器滤平开关后的方波。
输出总是小于或等于输入。
输入电流不连续(斩波)。
输出电流平稳。
将输入提升到更高的电压。
电感、开关和二极管与降压相同。
输出总是大于或等于输入(忽略二极管的正压降)。
输入电流平稳。
输出电流不连续(斩波)。
另一种安排电感、开关和二极管的方法。
结合了降压和升压电路的缺点。
输入电流不连续(斩波)。
输出电流不连续(斩波)。
输出总是与输入相反（注意电容器的极性），但范围可以小于或大于输入。
反激变换器实际上是降压-升压电路隔离(变压器耦合)的形式。
与降压电路一样工作，但电感有两个绕组，同时用作变压器和电感。
由线圈和二极管的极性决定，输出可为正或为负。
由变压器的匝数比决定，输出电压可以大于或小于输入电压。
这是隔离拓扑结构中最简单的。
增加次级绕组和电路可获得多个输出。
降压电路的变压器耦合形式。
输入电流不连续，输出电流平稳。
由于使用变压器，输出可以大于或小于输入，可以是任何极性。
增加次级绕组和电路可以获得多个输出。
变压器磁芯必须在每个开关周期中去磁。常用的方法是增加与初级绕组匝数相同的绕组。
在开关连接阶段存储在初级电感器中的能量，在开关断开阶段通过其他绕组和二极管释放。
两个开关同时工作。
当开关断开时，储存在变压器中的能量反向初级极性，导致二极管。
主要优点：每个开关上的电压永远不会超过输入电压；无需复位绕组磁道。
开关(FET)脉冲宽度调制由不同相驱动(PWM)调整输出电压。
变压器磁芯利用率好—两个半周期传输功率。
全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。
施加在FET上部电压是输入电压的两倍。
拓扑结构是高功率变换器中最常用的。
脉冲宽度调制以调节输出电压。
变压器磁芯利用率好——两个半周期传输功率。而且初级绕组利用率优于推拉电路。
全波拓扑结构，因此输出纹波频率是变压器频率的两倍。
施加在FET上电压等于输入电压。
最常用的高功率变换器拓扑结构。
开关以对角对角驱动，调节脉冲宽度以调节输出电压。
变压器磁芯利用率好—两个半周期传输功率。
全波拓扑结构，因此输出纹波频率是变压器频率的两倍。
施加在 FETs上电压等于输入电压。
在给定功率下，主电流是半桥的一半。
输出电压可大于或小于输入电压。
输入电流和升压电路一样平稳，但输出电流不连续。
能量通过电容从输入传输到输出。
需要两个电感。
输出反相。
输出电压的范围可小于输入。
输入电流和输出电流平稳。
能量通过电容从输入传输到输出。
需要两个电感。
零纹波电感电流可以耦合。
以下是拓扑结构的几个工作细节。
电感电流连续。
Vout它的输入电压(V1)的均值。
输出电压乘以开关的负载比(D)。
电感电流从电池中流出。
当开关断开时，电流流过二极管。
忽略开关和电感的损耗，D与负载电流无关。
降压调节器及其衍生电路的特点是输入电流不连续(斩波)，输出电流连续(平滑)。
电感电流仍然是连续的，但当开关再次连接时达到零。这被称为临界导电。输出电压仍然等于输入电压乘以D。
在这种情况下，电感中的电流在每个周期的一段时间内为零。
输出电压仍然(始终)v1的平均值。
输出电压不是输入电压乘以开关的负载比(D)。
当负载电流低于临界值时，D随负载电流而变化(Vout保持不变)。
输出电压总是大于(或等于)。输入电流连续，输出电流不连续(与降压调节器相反)。
输出电压与负荷比(D)它们之间的关系并不像降压调节器那么简单。连续导电：
在本例中，Vin = 5, Vout = 15, D = 2/3.Vout = 15，D = 2/3.
变压器看作理想变压器，它的初级(磁化)电感与初级并联。
此处初级电感很低，用于确定峰值电流和存储的能量。当初级开关断开时，能量传送到次级。
初级电感很高，因为无需存储能量。
磁化电流(i1)流入 “磁化电感”，使磁芯在初级开关断开后去磁(电压反向)。
本文回顾了目前开关式电源转换中最常见的电路拓扑结构。除此之外还有许多拓扑结构，但大多是这些拓扑的组合或变形。
每种拓扑结构包含独特的设计权衡：施加在开关上的电压，斩波和平滑输入输出电流，绕组的利用率。
选择最佳的拓扑结构需要研究：输入和输出电压范围，电流范围，成本和性能、大小和重量之比。
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