今天給大家分享的是：12 種開關(guān)模式電源拓?fù)?/span>（電路圖+計(jì)算公式+應(yīng)用）

一、12 種開關(guān)模式電源拓?fù)淇偨Y(jié)

話不多說，直接上圖，這里分為非隔離式和隔離式兩種：

非隔離式拓?fù)淇偨Y(jié)

隔離式拓?fù)淇偨Y(jié)

下面是關(guān)于如何選擇開關(guān)模式電源拓?fù)涞暮?jiǎn)單總結(jié)：

如何選擇開關(guān)模式電源拓?fù)淇偨Y(jié)

下面詳細(xì)介紹每個(gè)開關(guān)模式電源拓?fù)洹?/p>

二、Buck

1、Buck

BUCK是最簡(jiǎn)單最常見的拓?fù)渲唬浅?/span>適合作為用于降壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。

不僅可以實(shí)現(xiàn)高效率，也可以達(dá)到高功率。

BUCK轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是輸入電流始終不連續(xù)，從而導(dǎo)致高EMI。不過EMI問題可以通過片式磁珠、共模扼流圈和濾波器扼流圈等濾波器組件解決。

Buck

2、Buck電路公式

Buck

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

三、Boost

1、Boost

與Buck拓?fù)湟粯樱?/span>Boost也是非隔離的，Boost拓?fù)鋾?huì)升高電壓。

由于Boost 拓?fù)湓谶B續(xù)導(dǎo)通模式下工作時(shí)會(huì)以連續(xù)、均勻的方式吸收電流，因此它是功率因素校正電路的理想選擇。

Boost

2、Boost計(jì)算公式

Boost計(jì)算公式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

四、Buck-Boost

1、Buck-Boost

Buck -Boost 可以升高或者降低電壓。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在電池供電的應(yīng)用中特別有用，其中輸入電壓隨時(shí)間變化，但具有輸出電壓反相的缺點(diǎn)。

Buck -Boost 拓?fù)涞牧硪粋€(gè)缺點(diǎn)是開關(guān)沒有接地，這樣的話驅(qū)動(dòng)電路會(huì)變得比較困難。僅使用單個(gè)電感就可以輕松獲得Buck -Boost 電感和EMI組件。

Buck-Boost

2、Buck-Boost計(jì)算公式

Buck-Boost

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

五、Sepic

1、Sepic

不喜歡相對(duì)于輸入電壓的反相輸出電壓，可以考慮單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC)。

單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC) 是一種 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌?span style="box-sizing: border-box; font-weight: 700; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px;">可根據(jù)從高于輸出電壓到低于輸出電壓的變化的輸入電壓提供正穩(wěn)壓輸出電壓。

Sepic是一種沒有反向電壓的降壓/升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹?/p>

SEPIC 轉(zhuǎn)換器需要一個(gè)額外的電感和一個(gè)隔直電容才能運(yùn)行，但連續(xù)的輸入電流消耗有利于減少電磁干擾 (EMI)。

SEPIC 拓?fù)涞囊粋€(gè)缺點(diǎn)需要更大的占地面積。

Sepic

2、Sepic計(jì)算公式

Sepic

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

六、?uk

除了兩個(gè)電感之外，SEPIC 和 ?uk 拓?fù)涠际褂秒娙輥泶鎯?chǔ)能量。兩個(gè)電感可以是單獨(dú)的電感，也可以是耦合電感形式的單個(gè)組件。

這兩種拓?fù)渑c降壓-升壓拓?fù)湎嗨?，都可以升壓或降壓輸入電壓，非常適合電池應(yīng)用。

SEPIC 相對(duì)于 ?uk 和降壓-升壓轉(zhuǎn)換器具有額外的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗妮敵鍪欠欠聪嗟?。SEPIC/?uk 拓?fù)涞囊粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是電容可以提供一些有限的隔離。耦合電感可用于 SEPIC 和 ?uk 拓?fù)?，并且可隨時(shí)提供定制電感來滿足特殊需求。

?uk

七、反激式

1、反激式

反激式本質(zhì)上是降壓-升壓拓?fù)洌?/span>通過使用變壓器作為存儲(chǔ)電感來隔離。變壓器不僅提供隔離，而且通過改變?cè)褦?shù)比，可以調(diào)節(jié)輸出電壓。

由于使用了變壓器，因此可以進(jìn)行多個(gè)輸出。

反激式是低功耗應(yīng)用中最簡(jiǎn)單、最常見的拓?fù)?，非常適合高輸出電壓，但峰值電流非常高，不太適合10A以上的輸出電流。

反激式相對(duì)于其他隔離拓?fù)涞囊粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)是，其中許多拓?fù)湫枰獑为?dú)的存儲(chǔ)電感。由于反激式變壓器實(shí)際上是存儲(chǔ)電感，因此不需要單獨(dú)的電感。

反激式

2、反激式計(jì)算公式

反激式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

八、正激式

1、正激式

正激式轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是一個(gè)變壓器隔離降壓轉(zhuǎn)換器。正激轉(zhuǎn)換器最適合低功耗應(yīng)用。

雖然效率和反激式相當(dāng)，但缺點(diǎn)是輸出端有一個(gè)額外的電感，不太合適高電壓輸出。當(dāng)需要高輸出電流時(shí)，正激轉(zhuǎn)換器與反激轉(zhuǎn)換更有優(yōu)勢(shì)。

正激式

2、正激式計(jì)算公式

正激式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

九、雙晶體管正激式

1、雙晶體管正激式

雙晶體管拓?fù)涫且环N非?？煽康脑O(shè)計(jì)，不會(huì)因電壓尖峰而對(duì)晶體管造成壓力。

由于輸入和輸出之間存在隔離，因此雙晶體管正激轉(zhuǎn)換器屬于初級(jí)開關(guān)轉(zhuǎn)換器系列。適用于高達(dá)數(shù)百瓦的輸出功率，兩個(gè)晶體管由脈寬調(diào)制控制電壓同時(shí)導(dǎo)通和截止。

雙晶體管正激式

2、雙晶體管正激式計(jì)算公式

雙晶體管正激式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十、主動(dòng)鉗位正激式

主動(dòng)鉗位正激式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十一、半橋

1、半橋

半橋拓?fù)渑c推挽拓?fù)湟粯?，可以很好地?cái)U(kuò)展到更高的功率級(jí)別，并且基于正激轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹?/span>如果兩個(gè)開關(guān)同時(shí)打開，則該拓?fù)湟泊嬖谙嗤闹蓖娏鲉栴}。為了控制這一點(diǎn)，每個(gè)開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間之間需要有一個(gè)死區(qū)時(shí)間。這將占空比限制在 45% 左右。有利的是，半橋拓?fù)溟_關(guān)應(yīng)力等于輸入電壓，使其更適合 250VAC 和 PFC 應(yīng)用。

另一方面，輸出電流比推挽拓?fù)涓叩枚?，因此不太適合高電流輸出。

半橋

2、半橋計(jì)算公式

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十二、Push-Pull

1、Push-Pull

推挽式拓?fù)浔举|(zhì)上是一個(gè)正向轉(zhuǎn)換器，具有2個(gè)初級(jí)繞組，用于創(chuàng)建雙驅(qū)動(dòng)繞組，比反激式更能有效地利用變壓器的核心。

另一方面，一次僅使用一半的銅。從而顯著增加類似尺寸變壓器的銅損。對(duì)于類似的功率水平，與正激轉(zhuǎn)換器相比，推挽式轉(zhuǎn)換具有更小的濾波器。

然而，推挽式轉(zhuǎn)換器相對(duì)于反激式和正激式轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢(shì)在于它們可以擴(kuò)展到更高的功率。推挽式轉(zhuǎn)換器的開關(guān)控制可能很困難，因?yàn)楸仨毿⌒牟灰瑫r(shí)打開兩個(gè)開關(guān)。這樣做會(huì)在變壓器中產(chǎn)生相等且相反的磁通，從而導(dǎo)致低阻抗和通過開關(guān)的非常大的直通電流，從而可能損壞開關(guān)。

推挽式拓?fù)涞牧硪粋€(gè)缺點(diǎn)是開關(guān)應(yīng)力非常高 (2?VIN)，這使得該拓?fù)洳贿m合 250VAC 和 PFC 應(yīng)用。

Push-Pull

2、Push-Pull計(jì)算公式

Push-Pull

1）輸入輸出電壓關(guān)系

輸入輸出電壓關(guān)系

2）通過晶體管開關(guān)的電流

通過晶體管開關(guān)的電流

3）晶體管開關(guān)中的電壓

晶體管開關(guān)中的電壓

4）通過二極管的電流

通過二極管的電流

5）二極管中的反向電壓

二極管中的反向電壓

十三、全橋

H橋由四個(gè)開關(guān)組成，用于控制流向負(fù)載的電流，這實(shí)際上只是用開關(guān)控制電流方向的一種方法。

比如說，要反轉(zhuǎn)電機(jī)，電源必須反轉(zhuǎn)，這就是 H 橋的作用，H 橋電路最典型的應(yīng)用也是電機(jī)控制。

有多種不同的 H 橋設(shè)計(jì)，實(shí)際電路將取決于晶體管的數(shù)量、布局類型、控制線的數(shù)量、電橋的電壓和許多其他因素。

使用 H 橋時(shí)必須非常小心的一件事是不要造成短路。如果發(fā)生短路，肯定會(huì)燒毀 H 橋。