常用開關(guān)電源拓?fù)溲葸M(jìn)

　　前面討論的buck與boost開關(guān)變換器拓?fù)溆幸粋€(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是它們的輸入回路和輸出回路共地，并且無法實(shí)現(xiàn)多路輸出。下面介紹的正激變換器、推挽變換器、半橋變換器、全橋變換器有很多共同的特點(diǎn)，如這些拓?fù)淙坷米儔浩靼涯芰總鬟f到負(fù)載、輸入輸出回路隔離不共地、可以利用變壓器多個(gè)次級(jí)繞組實(shí)現(xiàn)多路輸出。

　　1.正激變換器(Forward Convert)

　　正激變換器由Buck變換器派生而來，如下圖所示，在Buck變換器輸入端加入變壓器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行隔離，再由二極管D3對(duì)變壓器輸出信號(hào)進(jìn)行半波整流輸出PWM脈沖信號(hào)代替原來由高端開關(guān)形成PWM輸入。同時(shí)，為了簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路，開關(guān)管由高端浮地改為低端開關(guān)，形成正激變換器的基本結(jié)構(gòu)(缺磁復(fù)位電路沒有顯示)。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，同名端相對(duì)于異名端為正二極管D2正偏，二極管D3反偏，輸入功率通過變壓器經(jīng)過D3、L3給負(fù)載提供能量，同時(shí)給電感L2儲(chǔ)存能量;當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，輸入能量傳遞不到副邊，電感L2里面存儲(chǔ)的能量通過D2傳送到負(fù)載。

　　正激變壓器在輸出功率150W~200W，輸入電壓較低，60~250V的場(chǎng)合，正激變換器可能是最廣泛應(yīng)用的拓?fù)洹Ｈ糨斎腚妷旱陀?0V，則對(duì)應(yīng)最小輸入電壓所需的初級(jí)輸入電流就太大。若最大輸入電壓超過250V，則開關(guān)管的最大電壓應(yīng)力太大。若輸出功率超過200W，對(duì)于任何直流輸入電壓，所需的輸入電流太大。

　　2.推挽變換器

　　推挽變換器可以理解為由兩路正激電路并聯(lián)構(gòu)成，如下圖所示。由于推挽變換器原邊有兩個(gè)相差180度相位的繞組交換傳遞能量到副邊輸出級(jí)，所以副邊采用帶中間抽頭的雙繞組，并采用全波整流，可以去除在正激變換器中開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，由儲(chǔ)能電感對(duì)外提供能量的周期，整個(gè)開關(guān)周期都有能量從原邊傳遞到副邊。由于不需要儲(chǔ)能電感的續(xù)流功能，所以續(xù)流二極管D2也只可以省略。即原邊輸入級(jí)采用兩路正激變換器的輸入級(jí)交錯(cuò)并聯(lián)，副邊合理的節(jié)省部分整流、濾波電路后，即派生出典型的推挽式開關(guān)電源變換器。

　　對(duì)于推挽式開關(guān)電源變換器，由于上面已經(jīng)提到，整個(gè)開關(guān)周期都有能量從輸入側(cè)傳遞到輸出測(cè)，沒有儲(chǔ)能電感續(xù)流供電過程，采用全波或橋式整流后，其輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)和電流的脈動(dòng)系數(shù)都很小，因此只需要很小的輸出濾波電感、電容，就可以得到電壓紋波與電流紋波都很小的輸出電壓，其輸出電壓特性非常好。其次，由于推挽式開關(guān)電源中的變壓器磁芯屬于雙向極化，工作在一、三象限，其磁芯利用率較正激變換器更高。另外，推挽式開關(guān)電源變換器的兩個(gè)開關(guān)管都有一個(gè)公共接地端，相對(duì)于半橋、全橋拓?fù)鋪碇v，其驅(qū)動(dòng)電路可以簡(jiǎn)化很多，這也是推挽拓?fù)涞囊粋€(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　　與其優(yōu)點(diǎn)一樣，推挽拓?fù)涞娜秉c(diǎn)一樣非常鮮明。與正激拓?fù)湟粯?，由于每個(gè)開關(guān)管在關(guān)斷期間承受的電壓為兩倍輸入電壓(不包括因開關(guān)管通斷與寄生參數(shù)造成的開關(guān)尖峰)，推挽拓?fù)洳贿m用于輸入電壓較高的場(chǎng)合。

　　3.反激變換器(Flyback Converter)

　　前面講到的幾種變換器，除boost外，都是在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)將能量傳遞到負(fù)載端。這里要講的反激變換器則不同，在反激拓?fù)渲?，開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，變壓器存儲(chǔ)能量，負(fù)載電流由輸出濾波電容提供;開關(guān)管判斷時(shí)，變壓器將存儲(chǔ)的能量傳遞到負(fù)載，并給輸出電容充電來補(bǔ)償開關(guān)管導(dǎo)通期間輸出電容放電消耗的能量。

　　反激拓?fù)湓诟唠妷?、小功率的?yīng)用專用(電壓不大于5000V,功率幾十瓦)，如果輸入電壓較高，初級(jí)電流適當(dāng)，反派拓?fù)淇梢杂迷谳敵龉β矢哌_(dá)150W的電源中。它最大的優(yōu)點(diǎn)在于不需要接buck類拓?fù)涠夹枰妮敵鲭姼?，使反激變換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、體積減小、成本降低。

　　4.半橋、全橋拓?fù)湟部梢杂蒪uck拓?fù)渑缮鴣恚捎谄鶈栴}，這里不再贅述，感興趣的朋友可以自己償試推演一下。