开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)

干货图文列举具有代表性的开关电源拓扑结构1、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：2、Buck降压■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。

3、Boost升压■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)。

4、Buck-Boost降压-升压■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。

5、Flyback反激■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。

6、Forward正激■降压电路的变压器耦合形式。

■不连续的输入电流，平滑的输出电流。

■因为采用变压器，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。

■在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。

常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。

■在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。

7、Two-Transistor Forward双晶体管正激■两个开关同时工作。

■开关断开时，存储在变压器中的能量使初级的极性反向，使二极管导通。

■主要优点：■每个开关上的电压永远不会超过输入电压。

■无需对绕组磁道复位。

8、Push-Pull推挽■开关（FET）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（PWM）以调节输出电压。

开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激)主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。

主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。

开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。

开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。

1. 非隔离式电路的类型：非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。

1.1. 串联式结构串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。

开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。

串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。

例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。

其中L 是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。

在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。

常见的开关电源拓扑结构本文主要讲述了常见的开关电源拓扑结构特点和优缺点对比。

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。

上图是常见的基本拓扑结构。

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：常见的基本拓扑结构1 Buck降压•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•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•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•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，平滑的输出电流。

•因为采用变压器，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。

•在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。

常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。

•在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。

各类电源拓扑结构分析一．非隔离型开关变换器1. 降压变换器（Buck ）：输入输出极性相同。

由于稳态时，电感充放电伏、秒积相等，因此，输入输出电压关系为： (Ui-Uo)*ton=Uo*toff => Uo/Ui=ton/(ton+toff)=Δ => Uo/Ui=Δ(占空比)。

Chart 1: buck circuit topology在S 导通时，输入电源通过L 和C 滤波后向负载端提供电流；当S 断开后，L 通过二极管续流，保持负载电流连续。

输出电压因为占空比的作用，不会超过输入电源电压。

2. 升压变换器（Boost ）：输入输出极性相同。

利用同样的方法，根据稳态时电感L 的充放电伏、秒积相等的原理，推导出输入输出电压关系为：Uo/Ui=1/(1-Δ)。

Chart 2: boost circuit topology开关管S 和负载构成并联，在S 导通时，电流通过L 滤波，电源对L 充电。

当S 断开时，L 向负载及电源放电，输出电压将是Ui+U L ，达到升压的目的。

3. 逆向变换器（Boost-Buck ）：升、降压斩波器，输入输出极性相反，电感传输能量。

Uo I S I VD I I C I UiUo I D S I D D L C I D电压关系：Uo/Ui= -Δ/(1-Δ)Chart 3: boost-buck circuit topology在S 导通时，输入电源仅对电感L 充电；当S 断开时，再通过电感对负载放电来实现电源传输。

所以，这里的L 用于传输能量。

4. 丘克变换器（Cuk ）：升、降压斩波器，输入输出极性相反，电容传输能量。

电压关系：Uo/Ui= -Δ/(1-Δ)。

Chart 4: cuk circuit topology在S 导通时，Ui 对L1充电。

当S 断开时，Ui+L1通过D 对C1进行充电。

再当S 导通时，D 关断，L1继续充电，C1通过L2、C2滤波对负载放电。

1、基本名词常见的基本拓扑结构■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■SEPIC■C’uk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：2、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。

3、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)。

4、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。

5、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。

6、Forward正激特点■降压电路的变压器耦合形式。

■不连续的输入电流，平滑的输出电流。

■因为采用变压器，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。

■在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。

常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。

■在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。

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。

非隔离型开关电源的四种典型拓扑（实用版）目录1.非隔离型开关电源的基本概念2.非隔离型开关电源的四种典型拓扑2.1 降压型电路2.2 升压型电路2.3 极性反转型电路2.4 反激式电路2.5 正激式电路2.6 推挽式电路2.7 半桥式电路2.8 全桥式电路正文非隔离型开关电源是一种常见的电源电路，其工作原理是通过开关管的开通和截止，将输入电压转换为所需的输出电压。

非隔离型开关电源的四种典型拓扑包括降压型电路、升压型电路、极性反转型电路和反激式电路、正激式电路、推挽式电路、半桥式电路和全桥式电路。

降压型电路是一种将输入电压转换为较低输出电压的电路。

在工作过程中，当开关管导通时，输入电压可以传递到输出端；开关截止时，则被隔断。

这种脉冲状的能量传递经变换和滤波形成平滑的电压输出。

升压型电路是一种将输入电压转换为较高输出电压的电路。

在工作过程中，开关管 Q1 导通时，扼流圈 L1 储能。

这时 iluin/lt（t为扼流圈导通时间）。

设导通结束时的储能为E，则E=1/2 * iluin * t。

在开关管 Q1 截止时，储能 E 通过输出整流器进行整流，输出电压 U0=E/Cout，其中 Cout 为输出电容。

极性反转型电路是一种将输入电压的极性反转后输出的电路。

在工作过程中，开关管 Q1 和 Q2 交替导通和截止，使得输出电压的极性与输入电压相反。

反激式电路、正激式电路、推挽式电路、半桥式电路和全桥式电路都是非隔离型开关电源的一种形式转换。

反激式电路和正激式电路是通过改变开关管的接线方式来实现的，推挽式电路是通过两个开关管分别控制输入电压的正负半周期来实现的，半桥式电路和全桥式电路是通过多个开关管共同控制输入电压的正负半周期来实现的。

电源常见的拓扑结构精华汇总工程师不可不知的电源11种拓扑结构工程师不可不知的电源11种拓扑结构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■SEPIC■C’uk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正激特点■降压电路的变压器耦合形式。

■不连续的输入电流，平滑的输出电流。

■因为采用变压器，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。

■在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。

开关电源常用拓扑电路开关电源常用拓扑电路开关电源作为现代电子设备中不可或缺的一部分，其功效和性能日益受到重视。

而在开关电源的实际应用中，各种拓扑电路被广泛采用。

本文将按照类别，对开关电源常用的三种拓扑电路进行介绍，并从其原理、优缺点等方面进行分析。

第一类拓扑电路——降压型开关电源降压型开关电源是最基础、应用最广泛的开关电源拓扑电路之一。

其主要原理是通过控制开关管的导通与断开，将输入电压转换为所需的输出电压。

其中最经典的降压型拓扑电路是Buck变换器。

与其他拓扑电路相比，Buck变换器具有转换效率高、体积小、成本低等优点。

而且，它的工作原理相对简单，电路结构较为简洁。

第二类拓扑电路——升压型开关电源既然有降压型开关电源，自然也有升压型开关电源。

升压型开关电源的主要功能是将较低的输入电压转换为较高的输出电压，以满足特定应用的电压需求。

最常见的升压型拓扑电路是Boost变换器。

Boost变换器的工作原理是通过改变开关管的导通与断开时间，将输入电压分段升高，并最终得到所需的输出电压。

Boost变换器具有快速动态响应、输入电流波动小等特点。

第三类拓扑电路——反激型开关电源反激型开关电源也是开关电源的一种常用拓扑电路。

它主要用于输入电压范围较宽、输出电压变化大的电子设备。

反激型拓扑电路中最广泛使用的是Flyback变换器。

这种拓扑电路具有结构简单、成本低、输出电压可调等特点。

它的工作原理是通过供能开关管的瞬态导通和均衡导通，使原来存储于变压器中的能量通过绕组变换到输出端。

综上所述，开关电源常用的拓扑电路主要包括降压型、升压型和反激型。

不同的拓扑电路具有不同的工作原理和特点，适用于不同的应用环境。

在电子设备的设计和制造中，我们需要根据具体需求灵活选择拓扑电路，以满足能量转换的高效、稳定和可靠性要求。

总而言之，开关电源拓扑电路的选择应根据具体应用需求来进行，以确保电子设备在性能、效能和可靠性等方面的全面满足。

相信通过对不同拓扑电路的了解和应用，我们能够在开关电源领域中不断创新，为人们的生活带来更多的便利和发展。