DC/DC模块电源电路详解：Buck-Boost与非隔离开关应用

DC/DC模块电源是电子设备中常见的电源转换组件，其作用是将一个直流电压等级转换为另一个不同的电压等级，以满足不同负载的需求。本文将重点讨论DC/DC模块电源常用的电路形式，包括非隔离开关和隔离开关电源的不同类型，以及它们的工作原理和特性。 首先，我们来了解开关电源功率电路的一些基本概念。电容和电感在电路中的作用至关重要，电容的电压不能突变，意味着电容电流的变化是连续的，其平均值为零；电感的电流同样不能突变，其两端电压随时间变化，但平均值也为零。理想变压器的电压与线圈匝数成正比，而电流则成反比，且同名磁极间的电压具有同相性，点进点出的电流遵循这个规律。 在DC/DC模块电路中，Buck-Boost电路是一个重要的拓扑结构。Buck-Boost电路可以实现电压升高或降低的功能，通过控制开关的导通时间和占空比D，可以调整输出电压与输入电压的关系。Buck电路（降压型）的特点是Vo小于Vin，而Boost电路（升压型）则是Vo大于Vin。当D小于0.5时，电路表现为降压；当D大于0.5时，电路表现出升压特性。这两种电路都属于非隔离开关电源类型。 另一种基本电路是升降压电路，它结合了Buck和Boost的优点，能够根据需要调节输出电压，使得Vo既可以小于Vin也可以大于Vin，这取决于占空比D的设定。 对于隔离开关电源，有三种主要类型：正激型、反激型和桥式变换器。正激型变换器的初级开关S直接连接输入和输出，适用于低电压至高电压的转换。反激型变换器，如Flyback电路，在电流连续模式下工作，利用变压器进行电压和能量的传递，输出电压与输入电压的关系依赖于控制策略。桥式变换器则由两个反激臂构成，增加了电源效率。 在反激变换器（Flyback）的电流连续模式中，通过控制栅极驱动信号Vgs、开关导通时间、变压器的磁链势能和电感电流，可以精确地控制输出电压。该电路的关键在于保持伏秒平衡，即初级输入电压Vin乘以开关周期DT等于次级电压Vo与磁链差分（nVo）的乘积。 DC/DC模块电源的电路设计和工作原理涉及了电压、电流的控制策略，变压器的磁链管理，以及对电容和电感特性的理解。选择合适的电路拓扑取决于应用需求，如电压转换方向、效率要求以及电路的隔离程度。这些基本知识对于设计和优化现代电子系统中的电源解决方案至关重要。