DC/DC模块电源：隔离开关电源的三种基本拓扑

"本文主要介绍了三种基本的隔离开关电源——正激型变换器、反激型变换器和桥式变换器，并详细讲解了DC/DC模块电源的常见电路形式和工作原理。" 在DC/DC转换器设计中，电路拓扑的选择至关重要，常见的有三种非隔离型和三种隔离型电源。非隔离型包括降压（Buck）、升压（Boost）和升降压（Buck-Boost）变换器，而隔离型则包括正激、反激和桥式变换器。 1. **非隔离型变换器**： - **降压型（Buck）**：电路中，通过改变开关S1的占空比D，可以将输入电压Vin降低到输出电压Vo，Vo=Vin*D/(1-D)，适用于Vo<Vin的情况。 - **升压型（Boost）**：同样通过调整开关的占空比，但输出电压高于输入电压，Vo=Vin*D，适用于Vo>Vin。 - **升降压型（Buck-Boost）**：这种变换器可以在D<0.5时实现降压，D>0.5时实现升压，Vo=Vin/(1-D)。 2. **隔离型变换器**： - **正激型变换器**：输入电压Vin经过开关S和电感Lm转换，通过变压器隔离后得到输出电压Vo。这种拓扑结构的特点是磁通直接从输入传递到输出。 - **反激型变换器（Flyback）**：在电流连续模式下工作时，输入电压Vin首先存储在变压器初级侧的电感Lm中，然后在开关断开期间释放到次级侧，产生Vo=n*Vin。输出电压与输入电压的关系为Vo=D*n*Vin/(1-D)，其中n是变压器的变比。 - **桥式变换器**：通常用于更复杂的应用，它可以提供双向功率传输或更高的效率，结合了正激和反激的特点。 在这些变换器的工作过程中，关键的电气特性包括电容的电压不能突变、电感的电流不能突变，以及变压器的电压与匝数比例、电流与匝数的反比关系。同时，伏秒平衡原则是理解电感和变压器能量转换的核心，即电感的伏秒积等于电容的伏秒积。 例如，在Buck-Boost电路中，根据L的伏秒平衡原则，Vin*DT=(Vo+2Vd)*(1-D)T，可以计算出输出电压Vo。而在反激变换器中，变压器的伏秒平衡原则用于确定输出电压Vo和输入电压Vin之间的关系，以及通过变压器传递的电流和功率。 选择适当的隔离开关电源拓扑取决于应用需求，如输出电压范围、效率、尺寸、成本和隔离要求等因素。正确理解和应用这些基本电路，对于设计高效、可靠的电源系统至关重要。