開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
為適應(yīng)不同的輸出功率,開關(guān)電源有各種的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):Boost結(jié)構(gòu)、Buck結(jié)構(gòu)、反激(Flyback)結(jié)構(gòu)等。本文都是根據(jù)接連電流模式(CCM)來討論的。
開關(guān)電源的Boost(StepUp)升壓電路先來看看Boost[10]電路原理圖,如圖2-4所示:
現(xiàn)在來講講開關(guān)電源的電路工作原理:Boost電路即升壓電路,當(dāng)Q1導(dǎo)通時,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(fù)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(fù)載R1。當(dāng)Q1截止時,電感L1中電流不能突變,此刻二極管D1導(dǎo)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(fù)載R1。依據(jù)電感的伏秒平衡,在一個周期內(nèi)電感的伏秒乘積和為零。如果Q1導(dǎo)通時間Ton越大,那么Q1截止時提供給負(fù)載的電壓就會越大。下面通過具體的計(jì)算來加深了解:根據(jù)伏秒平衡有式(2-2)、(2-3)
Buck(StepDown)降壓電路
同樣先來看看電路圖,如圖2-5所示:
Buck電路即降壓電路。當(dāng)Q1導(dǎo)通時,C1開端充電,輸出電壓V0加到負(fù)載R1兩頭,在C1充電過程中,電感L1內(nèi)的電流逐步增加,貯存的磁場能量也逐步增加。此刻續(xù)流二極管D1因截止。當(dāng)Q1截止時,L1中貯存的磁場能量便通過續(xù)流二極管D1傳遞給負(fù)載。當(dāng)負(fù)載電壓低于電容C1兩頭的電壓時,C1便向負(fù)載放電。咱們也用伏秒平衡來列出式子:
由(2-5)式可知,通過改動開關(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Buck電路是降壓電路。
開關(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(xiàn)在來分析它的工作原理:當(dāng)Q導(dǎo)通時,二極管截止,根據(jù)電路知識可知此時VL=Vg,ic=-V/R;當(dāng)Q截止時,二極管D導(dǎo)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: