8种常用DC-DC开关电源拓扑图汇总

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8种常用DC-DC开关电源拓扑图汇总

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在硬件电子电路设计领域，DC-DC开关电源拓扑是十分常见的电路结构。随着电力电子技术和半导体技术的迅猛发展，开关电源也朝着高功率密度、高效率、高度集成化和轻量化的方向发展。本文将为您详细介绍8种常用的DC-DC电路拓扑，包括非隔离型和隔离型两大类。

DC-DC开关电源拓扑按类型，可分为隔离型和非隔离型两大类。其中非隔离型的拓扑有：Buck降压、Boost升压和Buck-Boost升降压3种；隔离型的拓扑有：反激、正激（其中正激又分为单管正激和双管正激2种）、推挽、半桥和全桥5种。

拓扑分类总览图

隔离型拓扑的优缺点

隔离式DC-DC拓扑电路的比较

拓扑类型	优点	缺点	传输功率	应用领域
正激式	电路简洁，经济，驱动简单	变压器利用率低	50W~400W	各种中、小功率电源
反激式	电路非常简洁，非常经济，驱动简单	变压器利用率低，功率难做大	20W~150W	小功率、计算机、消费电子设备
推挽式	变压器利用率高，大电流，驱动简单	偏磁问题	100W~500W	大功率工业电源、电解电源
半桥式	变压器利用率高，器件少，经济	直通问题，不可靠，驱动隔离	100W~5000W	各种工业用电源
全桥式	变压器利用率高，功率可以做大	电路复杂，不经济，直通问题	500W~30kW	低输入电压电源

表1：各种拓扑结构的比较

人们通常把输出功率范围作为选择的首要基准。但是，为隔离式DC-DC电源转换器选择拓扑结构时，还有许多其它因素需要考量，如成本、尺寸、电气应力、输出噪声和输入电压范围。一个隔离式电源转换器的尺寸基本是由变压器尺寸和所使用的有源开关数目决定的。使用电源变压器会影响电源转换器的尺寸。基于B-H曲线，隔离式电源转换器拓扑可分为单端和双端拓扑。在操作过程中，如果通量仅出现在B-H曲线的一个象限内，则为单端拓扑结构。如果通量是在B-H曲线两个象限中摆动，则为双端拓扑结构。根据特定的要求，双端拓扑的磁芯应小于单端拓扑，同时无需额外的复位绕组。表1列出了几种最常用的隔离式拓扑结构以及过去采用这些拓扑相对应的功率范围。