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大功率开关电源电路图和常用变换拓扑结构形式

作者:南京中能动力设备 发布时间:2019-10-22 10:49 浏览量:
  什么是拓扑呢?所谓电路拓扑就是功率器件和电磁元件在电路中的连接方式,而磁性元件设计,闭环补偿电路设计及其他所有电路元件设计都取决于拓扑。下面简单介绍一下大功率开关电源电路图和常用的开关电源拓扑结构。
  

  大功率开关电源电路图

  
  该图为一个简单可靠的大功率开关电源产品(使用在大型灯光上面)。
  
  下面对变压器作说明:
  
  (EI-50L)是储备电能的电感用(EE-50磁芯)或者用(EI-50磁芯),(EI-50磁芯)是输出变压器,按电路图上说明制作。(EG6是直径为12MM的磁环)绕制按电路图上说明。
  
  空载测试小于20MA,转换效率大于90%,最大功率800W。(60V/13.5A时输入交流电流3.1A)
  

  常用的开关电源拓扑结构

  
  1、Buck电路
  
  首先我们要讲的就是Buck电路。
  
  Buck电路也成为降压(step-down)变换器。它的电路图是下面这样的:
  
  晶体管,二极管,电感,电容和负载构成了主回路,下方的控制回路一般采用PWM(脉冲宽度调制)芯片控制占空比决定晶体管的通断。
  
  Buck电路的功能是把直流电压Ui转换成直流电压Uo,实现降压目的。
  
  2、反激变换器
  
  反激式开关电源是指使用反激高频变压器隔离输入输出回路的开关电源,与之对应的有正激式开关电源。
  
  反激(FLY BACK),具体是指当开关管接通时,输出变压器充当电感,电能转化为磁能,此时输出回路无电流;
  
  相反,当开关管关断时,输出变压器释放能量,磁能转化为电能,输出回来中有电流。
  
  反激式开关电源中,输出变压器同时充当储能电感,整个电源体积小、结构简单,所以得到广泛应用。应用最多的是单端反激式开关电源。
  
  优点:元器件少、电路简单、成本低、体积小,可同时输出多路互相隔离的电压。
  
  缺点:开关管承受电压高,输出变压器利用率低,不适合做大功率电源。
  
  3、Boost电路
  
  Boost(升压)电路是最基本的反激变换器。Boost变换器又称为升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。
  
  上面的图就是Boost电路图。Boost电路是一个升压电路,它的输出电压高于输入电压。
  
  4、Buck/Boost变换器
  
  Buck/Boost变换器:也叫做升降压式变换器,是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器,但它的输出电压的极性与输入电压相反。
  
  Buck/Boost变换器可以看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成,合并了开关管。它的电路图如下:
  
  上面提到的Buck和Boost电路,都是输出与输入共地,在电路上没有隔离。采用变压器后,输出与输入电气隔离,可以多路输出。而反激变换器是隔离变换器中最简单的一种。
  
  它分为两种工作模式,断续模式反激变换器和连续模式反激变换器。隔离反激变压器电路图看下面!
  
  在这里,隔离变压器起到的作用就是变压和储能电感的作用。
  
  5、正激变换器
  
  晶体管导通时,将能量传递给负载,截止时靠输出级LC电路维持的变换器成为正激变换器。它有单端正激和双端正激变换器等多种模式。
     
       6、单端正激变换器
  
  首先看看原理图:
  
  单端正激变压器又称“buck”转换器。因其在原边绕组接通电源Vi的同时把能量传递到输出端而得名。
  
  7、双端正激变换器
  
  双端正激也称为非对称桥,由两个功率管和与两个二极管组成电桥,但只有功率管可控导通,变压器单向磁化,没有桥式电路的桥臂直通问题,因此抗干扰能力强。
  
  8、推挽变换器
  
  这种电路结构的特点是:对称性结构,脉冲变压器原边是两个对称线圈,两只开关管接成对称关系,轮流通断,工作过程类似于线性放大电路中的乙类推挽功率放大器。
  
  9、半桥式功率电路
  
  当S1和S2轮流导通时,一次侧将通过电源-S1-T-C2-电源及电源-C1-T-S2-电源产生交变电流,从而在二次侧产生交变的脉动电流,经过全波整流转换为直流信号,再经L、C滤波,送给负载。同样地,这个电路也相当于降压式拓扑结构。
  
  10、全桥功率电路
  
  全桥功率变换器适用于大功率、高电压场合,它的电路图如下:
  
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