DC/DC模块电源：工作原理与电路形式解析

"本文主要介绍了DC/DC模块电源中常见的电路形式，包括开关电源功率电路的分析要点，以及三种基本的非隔离和隔离型DC/DC变换器的工作原理。" 在DC/DC模块电源设计中，电容和电感是核心元件，其特性决定了电路的运行方式。电容的电压不能突变，意味着通过电容的电流会随电压变化而平滑；而电感的电流不能突变，使得电感两端的电压在平均值上为零。理想变压器遵循电压与匝数成比例、电流与匝数成反比的原则，且同名端需保持同极性。 电容恒流充电公式和电感恒压储能公式是电路分析的基础，它们体现了电容和电感储能的特性。变压器与电感的伏秒积平衡是维持系统稳定的关键，即T*C*U = T*L*I。 Buck-Boost电路是一种常见的DC/DC转换器，可以实现升压或降压功能。根据其工作原理，当开关S1导通时，电感L存储能量，而当S1关闭，S2导通时，电感释放能量到负载。通过调整开关的占空比D，可以改变输出电压Vo，使其高于或低于输入电压Vin。Buck-Boost电路的输入输出关系可以表示为Vo = Vin * D / (1 - D) - 2Vd，其中Vd是二极管压降。 非隔离的DC/DC变换器包括降压（Buck）、升压（Boost）和升降压（Buck-Boost）三种类型。降压电路（Vo<Vin）适用于需要较低输出电压的情况，升压电路（Vo>Vin）用于提高电压，而升降压电路则能同时实现升压和降压，适用于输入和输出电压范围可能交叉的应用。 隔离型DC/DC变换器通常用于需要电气隔离的场合，如正激型、反激型和桥式变换器。正激型变换器中，输入和输出通过变压器隔离，而反激型变换器则在开关周期内储存能量于变压器初级侧，然后在关断期间释放到次级侧。桥式变换器结合了正激和反激的特点，提供更灵活的电压转换方案。 反激变换器（Flyback）的工作原理主要依赖于变压器的伏秒平衡，它在电流连续模式下运作。输入电压Vin乘以占空比D的时间T等于输出电压Vo乘以反比系数n，再乘以（1-D）的时间T，即Vin * D * T = n * Vo * (1 - D) * T。这种变换器的一个关键特点是变压器的原边和副边电流不同时流动，从而实现了电气隔离。 DC/DC模块电源的设计涉及多种电路形式，每个都有其特定的应用场景和优势。理解这些基本电路的工作原理对于选择合适的电源模块或进行定制设计至关重要。