開(kāi)關(guān)電源的拓撲結構
為適應不同的輸出功率,開(kāi)關(guān)電源有各種的拓撲結構:Boost結構、Buck結構、反激(Flyback)結構等。本文都是根據接連電流模式(CCM)來(lái)討論的。
開(kāi)關(guān)電源的Boost(StepUp)升壓電路先來(lái)看看Boost[10]電路原理圖,如圖2-4所示:
現在來(lái)講講開(kāi)關(guān)電源的電路工作原理:Boost電路即升壓電路,當Q1導通時(shí),能量從輸入電源流入儲存于電感L1中,此刻二極管D1反偏,負載由濾波電容C1供給能量,將C1中儲存的電能(C1V02/2)釋放給負載R1。當Q1截止時(shí),電感L1中電流不能突變,此刻二極管D1導通,電感中儲存的能量(L1I2/2)經(jīng)二極管D1,流入電容C1,并供給負載R1。依據電感的伏秒平衡,在一個(gè)周期內電感的伏秒乘積和為零。如果Q1導通時(shí)間Ton越大,那么Q1截止時(shí)提供給負載的電壓就會(huì )越大。下面通過(guò)具體的計算來(lái)加深了解:根據伏秒平衡有式(2-2)、(2-3)
Buck(StepDown)降壓電路
同樣先來(lái)看看電路圖,如圖2-5所示:
Buck電路即降壓電路。當Q1導通時(shí),C1開(kāi)端充電,輸出電壓V0加到負載R1兩頭,在C1充電過(guò)程中,電感L1內的電流逐步增加,貯存的磁場(chǎng)能量也逐步增加。此刻續流二極管D1因截止。當Q1截止時(shí),L1中貯存的磁場(chǎng)能量便通過(guò)續流二極管D1傳遞給負載。當負載電壓低于電容C1兩頭的電壓時(shí),C1便向負載放電。咱們也用伏秒平衡來(lái)列出式子:
由(2-5)式可知,通過(guò)改動(dòng)開(kāi)關(guān)管的占空比能夠控制輸出平均電壓的大小。由于占空比總是小于1,所以V0總是小于V1,所以說(shuō)Buck電路是降壓電路。
開(kāi)關(guān)電源的反激(升降壓)電路我們先給出反激[11]電路的原理圖,如圖2-6所示:
現在來(lái)分析它的工作原理:當Q導通時(shí),二極管截止,根據電路知識可知此時(shí)VL=Vg,ic=-V/R;當Q截止時(shí),二極管D導通,VL=-V/n,ic=i/n-V/R。由伏秒平衡和電容充放電平衡可得:
由式(2-6)、(2-7)可得: