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详解开关电源的三大根底拓扑

详解开关电源的三大基础拓扑-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。

  1、 摘要

  开关电源现已深化到国民经济的各个职业傍边,规划师或是自行规划电源或是购买电源模块,可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根底拓扑:Buck、Boost、Buck-Boost,并就这三者拓扑之间进行了简略地组合,得到了十分奇妙的电路,例如:正负输出电源、双向电源等,能够满意比如运放供电、电池充放电等某些特别的需求。

  2、 开关电源根底拓扑

  开关电源三大根底拓扑为:Buck、Boost、Buck-Boost,大部分开关电源都是选用这几种根底拓扑或许其对应的阻隔方法,下面以电感接连形式进行简略介绍。

  2.1 Buck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电路的作业原理为:

  当PWM驱动高电平使得NMOS管T导通的时分,疏忽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驱动低电平的时分,MOS管截止,电感电流不能骤变,通过续流二极管构成回路(疏忽二极管电压),给输出负载供电,此刻电感电流下降,如下图3所示,MOS截止时电感反向伏秒为:

  

  D为占空比,0

  2.2 Boost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,依据Buck电路的剖析方法,Boost电路的作业原理为:

  

  0

  2.3 Buck-Boost极性回转升降压型

  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,依据Buck电路的剖析方法,Buck-Boost电路的作业原理为:

  

  3、 Buck与Buck-Boost组合

  金升阳K78系列的产品选用了Buck降压型的电路结构进行规划,是LM78XX系列三端线性稳压器的抱负代替品,功率最高可达96%,不需求额定添加散热片,一起还兼有短路维护和过热维护,值得阐明的是它能够完美支撑负输出。

  上面说到金升阳K78系列产品能够支撑负输出,这是怎样做到的呢?

  从上面Buck电路以及Buck- Boost电路结构原理来看,首要的区别是两者二极管与功率电感的方位交换。因而,若将Buck电路的输出Vo引脚接成输入的GND,而之前的输入GND
就变成了负电压输出了,即变成了Buck-Boost的电路结构。对应到金升阳K78xx-500R2系列的产品就变成了如下图6所示的负输出。

  

  因而,用2只K7812-500R2的产品,完成BUCK与BUCK-BOOST电路相结合,能够得到±12V输出,低的纹波和噪声能够给运放进行供电。

  

  需求值得注意的是,因为BUCK-BOOST电路在发动电流会比BUCK电路大一些,所以会在BUCK-BOOST电压输入端加一些缓冲类的器材。

  4、 Buck与Boost组合

  Buck与Boost两者相结合,会得到什么样的电路和运用呢?依据不同的操控,能够让电源从高压降到低压,也能够将低压升到高压,能够称之为双向DC-DC变换器之一,典型的运用电路如下图:

  

  DC-DC双向变换器现在首要运用在各大充放电体系中,跟着储能器材的开展得到了广泛地运用,首要的职业在轿车电子,电梯节能体系等运用职业。

  当T2管截止时,T1管与D1、L等器材构成了Buck型降压电路,能够完成对后级的负载进行供电;反之,当T1管截止,T2管与D2二极管、L等器材构成了Boost升压电路,对前端电源进行能量弥补。现在对T1和T2管的操控以模仿方法操控相对仍是比较困难,均是以数字操控方法为主。

  下面是将超级电容运用到电梯能量收回体系中,将电机的能量在超级电容和直流母线之间进行彼此传递,降低了动力的损耗。

  

  因为超级%&&&&&%充放电电流比较大,一般的功率MOS管现已不适合运用,通常用IGBT来代替,而IGBT驱动在导通和关断的响应速度上,驱动电源挑选+15V 和-9V将会是比较抱负的,一方面+15V能够彻底供给正向驱动的电压,另一方面-9V又能够加快IGBT的关断。而QP12W05S-37是个不错的挑选。

  5、 总结

  根本电源拓扑结构中Buck降压型运用最多,可是各个根底拓扑组合运用,能够处理许多类似于正负电源供电以及双向电源运用方面的问题。总归电源根底拓扑结构虽老,可是实践运用却能够千变万化。

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