开关电源拓扑结构：隔离与非隔离解析

本文详细介绍了开关电源的拓扑结构，特别是非隔离式电路的类型，尤其是串联式结构的工作原理。开关电源分为隔离式和非隔离式，非隔离式电路中，输入端与输出端直接相通。文章着重讲解了串联式结构，这种结构的开关电源通常用于降压变换。 在串联式结构中，开关器件（如开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L和负载RL串联。开关管T在通断两种状态间切换，当开关管导通时，输入电源通过电感器L向负载供电并为其充电。当开关管关断，电感器L产生的反向电动势使得续流二极管D导通，电感器储存的能量通过二极管流向负载，确保连续供电。这种设计使得串联式结构只能输出低于输入电压的电压。 文章还提到，为了稳定输出，串联式结构通常配备有LC滤波电路，包括储能滤波电感L和储能滤波电容C，以及整流二极管D。电感L在开关接通期间限制电流，存储能量；电容C则存储电荷，提供连续的能量输出；二极管D在开关关断时提供续流路径，释放电感L的能量。 在控制开关关断期间，电感L产生的反电动势通过负载R和续流二极管D形成回路，保证电流连续流动。这种电路类似于反型滤波器，可以平滑脉动直流电压，输出平均电压Ua可以通过公式计算。 非隔离式串联开关电源的工作原理在于利用开关器件的通断控制，结合电感和电容的储能与释放，实现电压变换并保证负载得到连续稳定的电源。理解这些基本拓扑结构对于电源系统的研发和故障排查至关重要。