电源基本拓扑结构

电源基本拓扑
【原创版】
目录
1.电源基本拓扑的定义
2.电源基本拓扑的种类
3.各种电源基本拓扑的特点
4.电源基本拓扑在电子设备中的应用
5.电源基本拓扑的发展趋势
正文
一、电源基本拓扑的定义
电源基本拓扑是指电源系统中基本的电路结构，它主要包括直流电源和交流电源两大类。

直流电源基本拓扑通常包括单相桥式整流器、全桥整流器等；交流电源基本拓扑通常包括变压器、整流器、滤波器等。

二、电源基本拓扑的种类
1.直流电源基本拓扑
直流电源基本拓扑主要包括单相桥式整流器、全桥整流器等。

2.交流电源基本拓扑
交流电源基本拓扑主要包括变压器、整流器、滤波器等。

三、各种电源基本拓扑的特点
1.单相桥式整流器
单相桥式整流器具有结构简单、工作可靠等优点，但存在整流电压峰值系数较低、输出电流脉动较大等缺点。

2.全桥整流器
全桥整流器具有整流电压峰值系数较高、输出电流脉动较小等优点，但结构相对较复杂。

3.变压器
变压器具有变换电压、电流、功率等功能，是交流电源系统中的重要组成部分。

4.整流器
整流器是将交流电转换为直流电的装置，其主要功能是整流。

5.滤波器
滤波器是对整流后的脉动直流电进行平滑处理的装置，其主要功能是滤波。

四、电源基本拓扑在电子设备中的应用
电源基本拓扑广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、家电等。

DC-DC电源拓扑及其工作模式讲解一、DC-DC电源基本拓扑分类：开关电源的三种基本拓扑结构有Buck、Boost、Buck-boost（反极性Boost）。

如果电感连接到地，就构成了升降压变换器，如果电感连接到输入端，就构成了升压变换器。

如果电感连接到输出端，就构成了降压变换器。

基本拓扑图如下：1.Buck2.Boost3.Buck-Boost二、DC-DC复杂拓扑结构1.反激隔离电源（FlyBack）另外有些隔离电源拓扑就是通过基本拓扑增加变压器或者变化得到的，例如反激隔离电源（FlyBack）。

2.Buck+Boost拓扑本质是用一个降压“加上”一个升压，来实现升降压。

SEPIC拓扑：集成了Boost和Flyback拓扑结构3.Cuk、Sepic、Zeta拓扑通过基本拓扑直接组合，形成了三个有实用价值的拓扑结构：Cuk、Sepic、Zeta。

Cuk的本质是Boost变换器和Buck变换器串联，Sepic的本质是Boost和Buck-Boost串联，Zeta可以看成Buck和Buck-Boost串联。

但是里面有些细节按照电流的方向在演进的过程中调整了二极管的方向，两极串联拓扑节省了复用的器件。

通过这样串联和演进，产生了新的三个电源拓扑。

同时，如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑。

4.四开关Buck-Boost拓扑同时，如果我们把同步Buck拓扑串联同步Boost可以形成四开关Buck-Boost拓扑5.反激、正激、推挽拓扑的演进利用变压器代替电感，可以把Boost演进为一个新拓扑FlyBack即反激变换器（反激的公式来看又是很像Buck-Boost，这里变压器不同于电感，也有说法会说反激是Buck-Boost变过来的）。

可以把Buck电路的开关通过一个变压器进行能量传递，就形成正激变换器。

将两个正激变换器进行并联，可以形成推挽拓扑。

正激的变压器，是直接输送能量过去，而不是像反激变压器那样传递能量。

电源基本拓扑电源基本拓扑是指电力系统中电源、负载和中间转换装置之间的基本结构。

它是电力系统设计、运行和控制的基础，对于电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

根据不同的电源类型和转换装置，电源基本拓扑可以分为以下几类：1.直接供电拓扑：在这种拓扑中，电源直接为负载提供电力，无需中间转换装置。

这种拓扑结构简单，易于实现，但适用于电源电压和负载电压相匹配的情况。

2.升降压变换器拓扑：在这种拓扑中，电源通过升降压变换器为负载提供电力。

这种拓扑可以实现电源电压与负载电压的分离，提高系统的工作效率。

3.变换器串联拓扑：这种拓扑由多个变换器串联组成，每个变换器负责一部分负载。

通过变换器的串联，可以实现电源电压与负载电压的灵活匹配，提高系统的电压调节能力。

4.变换器并联拓扑：这种拓扑由多个变换器并联组成，每个变换器负责一部分负载。

并联拓扑可以提高系统的输出功率和可靠性，但需要解决负载分配不均的问题。

5.逆变器拓扑：在这种拓扑中，电源通过逆变器将直流电转换为交流电，为负载提供电力。

逆变器拓扑广泛应用于可再生能源发电系统，如太阳能、风能等。

电源基本拓扑在电力系统中的应用十分广泛，包括家用电器、工业设备、通信系统、电动汽车等领域。

随着电力电子技术的发展，电源基本拓扑不断优化和创新，呈现出以下发展趋势：1.高效率：提高电源转换效率，降低能源损耗，是电源基本拓扑发展的重要方向。

2.高可靠性：在电源基本拓扑中引入冗余设计、故障诊断等技术，提高系统的可靠性和安全性。

3.轻量化：采用新型材料和结构设计，降低电源基本拓扑的重量和体积，提高便携性。

4.智能化：利用现代控制理论和通信技术，实现电源基本拓扑的智能化控制和优化管理。

5.绿色环保：发展可再生能源接入和利用技术，减少对环境的影响，推动电源基本拓扑的可持续发展。

总之，电源基本拓扑在电力系统中具有重要作用，其分类、应用和发展趋势反映了电力电子技术的进步和创新。

开关电源三大基本拓扑1、摘要开关电源已经深入到国民经济的各个行业当中，设计师或是自行设计电源或是购买电源模块，但是这些电源都离不开电源的各种电路拓扑。

本文先介绍了开关电源的三大基础拓扑：Buck、Boost、Buck-Boost，并就这三者拓扑之间进行了简单地组合，得到了非常巧妙的电路，例如：正负输出电源、双向电源等，能够满足诸如运放供电、电池充放电等某些特殊的需求。

2、开关电源基础拓扑开关电源三大基础拓扑为：Buck、Boost、Buck-Boost，大部分开关电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式，下面以电感连续模式进行简单介绍。

2.1Buck降压型Buck降压型电路拓扑，有时又称为Step-down电路，其典型的电路结构如下图1所示：Buck电路的工作原理为：当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时候，忽略MOS管的导通压降，等效如图2，电感电流呈线性上升，MOS导通时电感正向伏秒为：当PWM驱动低电平的时候，MOS管截止，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管电压），给输出负载供电，此时电感电流下降，如下图3所示，MOS截止时电感反向伏秒为：D为占空比，02.2Boost升压型Boost升压型电路拓扑，有时又称为step-up电路，其典型的电路结构如下图4所示：同样地，根据Buck电路的分析方式，Boost电路的工作原理为：2.3Buck-Boost极性反转升降压型Buck-Boost电路拓扑，有时又称为Inverting，其典型的电路结构如下图5所示：同样地，根据Buck电路的分析方式，Buck-Boost电路的工作原理为：3、Buck与Buck-Boost组合金升阳K78系列的产品采用了Buck降压型的电路结构进行设计，是LM78XX系列三端线性稳压器的理想替代品，效率最高可达96%，不需要额外增加散热片，同时还兼有短路保护和过热保护，值得说明的是它能够完美支持负输出。

电源常用拓扑结构特点及波形基本名词电源常见的拓扑结构■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■Push-Pull推挽■Half Bridge半桥■Full Bridge全桥基本的脉冲宽度调制波形这些拓扑结构都与开关式电路有关。

基本的脉冲宽度调制波形定义如下：1、Buck降压特点■把输入降至一个较低的电压。

■可能是最简单的电路。

■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)。

■输出电流平滑。

2、Boost升压特点■把输入升至一个较高的电压。

■与降压一样，但重新安排了电感、开关和二极管。

■输出总是比大于或等于输入(忽略二极管的正向压降)。

■输入电流平滑。

■输出电流不连续(斩波)。

3、Buck-Boost降压-升压特点■电感、开关和二极管的另一种安排方法。

■结合了降压和升压电路的缺点。

■输入电流不连续(斩波)。

■输出电流也不连续(斩波)。

■输出总是与输入反向(注意电容的极性)，但是幅度可以小于或大于输入。

■“反激”变换器实际是降压-升压电路隔离（变压器耦合）形式。

4、Flyback反激特点■如降压-升压电路一样工作，但是电感有两个绕组，而且同时作为变压器和电感。

■输出可以为正或为负，由线圈和二极管的极性决定。

■输出电压可以大于或小于输入电压，由变压器的匝数比决定。

■这是隔离拓扑结构中最简单的■增加次级绕组和电路可以得到多个输出。

5、Forward正激■降压电路的变压器耦合形式■不连续的输入电流，平滑的■因为采用变压器，输出可以■增加次级绕组和电路可以获■在每个开关周期中必须对变绕组。

■在开关接通阶段存储在初级6、Two-Transistor Fo 特点■两个开关同时工作。

■开关断开时，存储在变压器■主要优点：■每个开关上的电压永远不会■无需对绕组磁道复位。

电源拓扑结构及工作原理电源拓扑结构是电源的基本组成部分，是指电源中各部分组成的结构和电路，是电源工作的关键。

不同的电源拓扑结构在工作原理上也有所不同，我们可以根据需要选择适合自己的电源拓扑结构。

一、直流电源的拓扑结构1. 线性稳压器线性稳压器是最简单的直流电源拓扑结构，其工作原理是利用功率晶体管控制电源的输出电压。

直流电源通过变压器降压之后会进入一个整流电路，其将交流电压转换为直流电压。

而后直流电压进入一个滤波电路，其可以去除电源的电流突变和波动，使输出的直流电压更加平稳稳定。

2. 开关稳压器开关稳压器（Switching regulator）是一种可随意调整输出电压的电源拓扑结构，其工作原理是通过周期性开关控制电源的输出电压。

开关稳压器主要由四个部件组成：开关管、电感器、滤波电容和稳压管。

在工作时，一般都是通过工作周期和调节占空比来控制直流电源的输出电压。

二、交流电源的拓扑结构1. 单相全控桥电路单相全控桥电路是交流电源的基本拓扑结构之一，其工作原理为四个可控硅管组成的桥式电路。

通过控制可控硅管的通断状态，可以实现交流电源的开关及输出控制。

2. 三相桥式整流电路三相桥式整流电路是交流电源比较成熟的一种拓扑结构，其工作原理是在交流电源端加装三相桥式整流电路。

可以使交流电源的波形更为平稳，输出功率更加稳定。

总结：电源拓扑结构及其工作原理是电源研究的重要基础，而且在实际应用中，应根据不同的使用需求，选择不同的电源拓扑结构。

同时，随着技术的不断发展，电源拓扑结构也会不断更新，我们需要不断学习新技术，以便更好地为实际应用服务。

开关电源三大基础拓扑开关电源三大基础拓扑为：Buck、Boost、Buck-Boost，大部分开关电源都是采用这几种基础拓扑或者其对应的隔离方式。

拓扑的分类取决于电感的连接方式。

当我们在电路中设置合适的参考地后，可以得到三个端子：输入端、输出端、地。

若电感一端与地相连，得到buck-boost电路；若与输入端相连，得到boost电路；若与输出端相连，得到buck电路。

三种电路拓扑的小结Buck电路：占空比D≈VO/VIN ，输出电流IO=电感电流IL，电感电流IL额定值≥1.2IL，正输入负输出/负输入正输出；Boost电路：占空比D≈(VO-VIN)/VO，输出电流IO=电感电流IL(1-D)，电感电流IL额定值≥1.2IL，提高输入的值，不改变输入极性；Buck-boost电路：占空比D≈VO/(VO+VIN)，输出电流IO=电感电流IL(1-D)，电感电流IL额定值≥1.2IL，降低输入的值，不改变输入极性。

各类拓扑下的器件选用一、电感的设计对buck拓扑，一般在输入电压最大值Vimax(即占空比最小值Dmin)下设计电感。

将电流纹波率r设置为0.3~0.4。

对buck-boost、boost拓扑，一般在输入电压最小值Vimin(即占空比最大值Dmax)下设计电感。

将电流纹波率r设置为0.3~0.4。

二、二极管的选用1、所选二极管的额定电流至少等于最恶劣平均电流的两倍。

对buck拓扑，ID≥2I0(1-Dmin);对buck-boost、boost拓扑, ID≥2I0。

2、所选二极管的额定电压至少比最恶劣二极管电压大20%。

对buck拓扑，VD≥1.2Vimax；对boost拓扑，VD≥1.2Vo , Vo为输出电压；对buck-boost拓扑，VD≥1.2(Vimax+ Vo)。

三、开关管的选用1、由P=UI，得开关管有效电流值输入电压最小值Vimin(即占空比最大值Dmax)处最大。

2、所选开关管的额定电流至少等于开关管有效电流值的两倍。

开关电源各种拓扑集锦1、先给出六种基本DC/DC变换器拓扑依次为buck，boost，buck－boost，cuk，zeta，sepic变换器以上六种拓扑被认为是DC/DC变换器的六种基本拓扑，不过也有专家认为最基本的拓扑是buck和boost，其他均由此演变而来。

buck变换器为降压变换器，也是最常用的变换器，工程上常用的拓扑基本上是buck族的，如正激，半桥，全桥，推挽等等。

boost变换器为buck的对偶拓扑，是升压变换器，常用于小功率板载电源，大功率PFC电路上，对于隔离的boost 变换器也有推挽，双电感，全桥等电路。

buck－boost是反激变换器的原型，属于升降压变换器。

后面三种电路不是很常用，都是升降压变换器。

从效率的角度来说，这些变换器的输入和输出等同时候，效率最高。

也就是buck最佳占空比为1，boost 为0，buck－boost为0.5。

2、正激变换器：A、绕组复位正激变换器B、LCD复位正激变换器C、RCD复位正激变换器D、有源钳位正激变换器E、双管正激F、无损吸收双正激：G、有源钳位双正激H、原边钳位双正激、I、软开关双正激评论：正激变换器是常用变换器之一，特别在中小功率场合。

正激变换器属于单端变换器，所用开关管少，可靠性高，虽然变压器利用率低，但是在较高频率下其变压器磁通摆幅可以与双端变换器相当。

但是开关管电压应力较大。

双管正激开关管电压应力为输入电压，虽然用了两个管子，但是耐压低，导通电阻也小，损耗也小，同时散热面积相对大了，所以可靠性更好，在中大功率比较常用。

但是双管正激实现软开关较难，就目前的一些拓扑来说，都需要辅助开关管来实现。

如果能不加入辅助管而实现软开关，一定超有前途。

正激变换器也常用来交错并联，来扩大功率，能减小输出滤波器体积。

3、推挽变换器A、推挽变换器B、无损吸收推挽变换器C、推挽正激推挽变换器：推挽变换器是双端变换器。

其实是两个正激变换器通过变压器耦合而来，基本推挽变换器好处是驱动不需隔离，变压器双端磁化，只要两个开关管。