为适应不同的输出功率,开关电源有各种的拓扑结构:Boost结构、Buck结构、反激(Flyb
Boost 结构是一种DC-DC 升压拓扑结构,用于将输入电压提升到比输入电压更高的输出电压。Boost 结构的基本原理是利用一个开关管、一个电感器和一个电容器来实现电能的储存和输出。其工作原理如下:
当开关管断开时,电感器释放储存的能量,使得电流继续流动,从而提供输出电流。
Boost 结构适用于需要将输入电压升压的应用,例如电动车电池管理系统、太阳能充电器等。
Buck 结构是一种 DC-DC 降压拓扑结构,用于将输入电压降低到比输入电压更低的输出电压。Buck 结构的基本原理是利用一个开关管、一个电感器和一个电容器来实现电能的储存和输出。其工作原理如下:
当开关管断开时,电感器释放储存的能量,使得电流继续流动,从而提供输出电流。
反激结构是一种隔离式电源拓扑结构,可实现降压或升压功能,同时提供隔离保护。反激结构使用一个开关管、一个变压器和一个电容器来实现电能的储存和输出。其工作原理如下:
当开关管断开时,电容器释放储存的能量,电感器产生反向电压,使得变压器的另一侧产生输出电压。
开关电源的Boost(StepUp)升压电路先来看看Boost电路原理图,如图所示:
现在来讲讲开关电源的电路工作原理:Boost电路即升压电路,当Q1导通时,能量从输入电源流入储存于电感L1中,此刻二极管D1反偏,负载由滤波电容C1供给能量,将C1中储存的电能(C1V02/2)释放给负载R1。
当Q1截止时,电感L1中电流不能突变,此刻二极管D1导通,电感中储存的能量(L1I2/2)经二极管D1,流入电容C1,并供给负载R1。依据电感的伏秒平衡,在一个周期内电感的伏秒乘积和为零。如果Q1导通时间Ton越大,那么Q1截止时提供给负载的电压就会越大。下面通过具体的计算来加深了解:根据伏秒平衡有式(2-2)、(2-3)
- 能够实现输入电压向上的升压转换,使得该结构适用于需要提高电压的应用场景。
- 效率随着输出电压升高而下降,因此在大幅升压的情况下,效率可能会受到影响。
- 能够实现输入电压向下的降压转换,使得该结构适用于需要降低电压的应用场景。
通过了解每种拓扑结构的优缺点,可以更好地根据不同的应用需求选择合适的拓扑结构,以达到最佳的性能和效果。