前言今天讲讲个开关电源电路中最常用的拓扑方式，开关电源电路在输入与输出之间都采用的是隔离方式，隔离指的是转换电路的输入端与输出端在电气电性上没有线路直接连接关系，靠的是变压器，光耦传递能量，而开关电路主要靠的是变压器传递能量，靠光耦来稳定电压和反馈信号。 下面讲的几个电路的拓扑方式，指的是开关变压器的工作激励方式，单端指的是变压器的初级绕组在一个方向上被磁化，绕组中的电流走的是一个方向，只能从一端流向另一端。单端又分为反激式和正激式两种方式。而双端指的是变压器初级绕组在工作时是双向磁化，绕组的电流方向不停的改变， 双端都是正激方式，又分为推挽式，半桥式，全桥式等。 此处没有讨论开关管的工作方式，它一般分为自激振荡方式和它激振荡方式，自激振荡方式是指电路在一通电后，用正反馈的方法，使开关管自己振荡工作起来，而它激振荡方式，是指开关管的工作状态受控于专用的电路（比如PWM）等来控制。 单端反激式单端反激式，使用一只开关管，开关管的工作方式分为自激振荡和它激振荡两种方式，而开关变压器工作在反激状态，（注意变压器的绕线方法及同名端和异名端之分），即开关管导通时，变压器储存磁能，次级整流管不导通，开关管截止时，变压器释放磁能，次级整流管导通，向外供电，单端反激式的输出级一般采用的是C型或CLC型滤波电路。 如上图：当开关管Q1导通时，300V电压通过Q1的C-E加在变压器T1的初级绕组两端，初级绕组中有电流流过，变压器T1开始储存磁能，而次级绕组中没有电流流过, 次级整流管D1不导通，负载RL靠C1，L，C2组成的CLC型滤波电路供电；当开关管Q1截止时，变压器T1释放磁能，初级绕组中没有电流流过，而次级绕组中却有电流流过，于是次级整流管D1导通，给负载RL供电，并给滤波器存电。这样周而复始，Q1导通时，D1截止，Q1截止时，D1导通。 在PC电源中，+5VSB电源一般常采用的是单端反激式，使用一只开关管，或者采用集成块，开关管工作在自激震荡状态，所以又称单管自激式，只要有交流电输入，SB电源就自激振荡，并输出+5V 和VCC电压。 单端正激式单端正激式，使用一只开关管，同样的，开关管的工作方式分为自激振荡和它激振荡方式，而开关变压器工作在正激状态，（注意变压器的绕线方法及同名端和异名端之分），即开关管导通时，变压器储存磁能同时释放磁能，次级整流管导通向外供电，开关管截止时，次级整流管不导通，由滤波电路向外供电，单端正激式电路的输出级必须采用DLC型滤波电路。 如上图，当开关管Q1导通时，变压器T1储存磁能同时释放磁能，次级整流管D1导通，给负载供电，并给D2，L，C2组成的DLC型滤波器存电，当开关管Q1截止时，变压器T1也不工作了，次级整流管D1不导通，负载靠DLC型滤波器供电。 单端正激方式在PC电源中很常用，而且开关管常采用MOS管，大功率的PC电源中，用一对MOS管并联做开关管，开关管的工作方式为它激振荡方式，由PWM电路来控制其工作占空比，后级的整流管和续流管常常采用一块功率型的三端肖特基管子。 推挽式使用两只开关管，两管接成推挽式，一般为它激震荡方式，而开关变压器工作在正激状态。 如上图，是一个PC电源的驱动电路，Q8和Q9接成推挽式，两路驱动信号轮流交替出现，两管随之轮流导通， 当驱动1有脉冲方波信号时，Q8导通，变压器T3的初级绕组N1工作起来，其电流流向是： VCC电源的 +端→T3的c点→T3的a点→Q8的 c极→Q8的 e极→经D26，D27到VCC电源的-端， 此时T3 的次级绕组N3上端有感应电压，D4A导通，驱动该路开关电路工作起来。 当驱动2有脉冲方波信号时，Q9导通，变压器T3的初级绕组N2工作起来，其电流流向是： VCC电源的 +端→T3的c点→T3的b点→Q9的 c极→Q9的 e极→经D26，D27到VCC电源的-端， 此时T3 的次级绕组N4上端有感应电压，D3A导通，驱动该路开关电路工作起来。详细电路原理请参看后面的内容。 半桥式使用两只开关管，两管接成半桥式，一般为它激震荡方式，开关变压器工作在正激状态，半桥式的电路中，高压滤波电容必须是两只同规格的电容串联，变压器的初级端电压为高压直流电压的一半，是靠两只高压滤波电容来分压而得到的，而单端反激式和单端正激式等电路的高压滤波电容用一只就行了，且其变压器的初级端电压等于高压直流电压。 如上图电路，是一个半桥式PC电源的主开关电路的简化图，只画出开关管和变压器等主要器件，输出端也只画出12V电压的输出电路部分，其它几组电压的输出电路类似于此。 在电路中，开关管Q1和Q2接成半桥式，两管轮流导通，不可同时导通，否则300V对地短路，开关变压器T1工作期间，初级绕组两端a点和b点上承受的电压始终只有300V的一半，即Q1导通时，承受的是C8上的150V电压，Q2导通时，承受的是C7上的150V电压，只不过两次的电流的方向相反，变压器的磁芯做双向磁化。 当驱动1有信号时，Q2饱和导通，变压器T1的初级电流由a点流向b点，电流方向是： C7的 +端→Q2的 c极→Q2的 e极→C9(左正右负)→T1的a点→T1的b点→C7的 - 端。变压器T1的初级a , b 两点的电压就是C7两端的电压150V左右。 在Q2导通期间, 变压器T1的次级绕组上端有感应电压，此时输出端整流管D10导通，D11做续流用，和L2，C33组成DLC型滤波电路，输出12V电压。 当驱动2有信号时，Q1饱和导通，变压器T1的初级电流由b点流向a点，电流方向是： C8的 +端→T1的b点→T1的a点→C9(左负右正)→Q1的 c极→Q1的 e极→C8的 - 端， 变压器T1的初级a, b 两点的电压就是C8两端的电压150V左右。 在Q1导通期间, 变压器T1的次级绕组下端有感应电压，此时输出端整流管D11导通，D10做续流用，和L2，C33组成DLC型滤波电路，输出12V电压。 全桥式开关电路使用四只开关管，四个管子接成全桥式，开关变压器工作在正激状态，后级也必须采用DLC型滤波，由于本人少涉及到此类电路，故不讲述。有兴趣了解的朋友可参阅相关方面的资料。（头条号/电子学堂） |
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