DC/DC模块电源解析：开关电路与变换器工作原理

本文主要探讨了DC-DC模块电源中开关功率电路的分析要点，特别是针对电容、电感、变压器等关键元件的工作特性，并通过举例介绍了几种常见的DC/DC转换电路，包括Buck-Boost电路、降压型、升压型和升降压型电路以及正激型、反激型和桥式变换器的工作原理。 在开关电源中，有以下几个关键的电路分析要点： 1. 电容的电压不能突变：电容在电路中起到滤波和平滑电压的作用，因此其电压变化是平缓的。 2. 电感的电流不能突变：电感储存能量的方式是通过电流的变化，电流的瞬时变化会导致自感电动势产生，阻止电流的突变。 3. 流经电容的电流平均值为零：在交流状态下，电容上的电流会在半个周期内正向流动，另一半周期反向流动，因此平均电流为零。 4. 电感两端电压的平均值为零：同样，电感上的电压在半个周期内正向，另一半周期反向，所以平均电压也为零。 5. 理想变压器的电压与匝数成比且同名同极性，电流与匝数成反比且点进点出：这表明变压器的初级和次级电压、电流之间的关系。 6. 伏秒积平衡原则：电感和变压器的伏秒积相等，即能量的储存和释放是平衡的。 以Buck-Boost电路为例，这种电路可以实现电压的提升或降低。当开关D导通时，电感L充电，当D断开时，电感放电，从而在输出端形成不同的电压。通过调节开关D的占空比D，可以改变输出电压Vo相对于输入电压Vin的比例。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是二极管的压降。 此外，还提到了三种基本的非隔离型开关电源：降压（Buck）电路，输出电压Vo小于输入电压Vin；升压（Boost）电路，输出电压Vo大于输入电压Vin；以及升降压（Buck-Boost）电路，输出电压可以大于或小于输入电压，具体取决于开关D的占空比D。 对于隔离型开关电源，文章介绍了正激型、反激型和桥式变换器。反激变换器（Flyback）的工作原理在于利用变压器的储能，当开关导通时，能量存储在主电感Lm中，当开关断开时，能量通过变压器传输到次级侧，满足伏秒平衡原则。 本文深入解析了DC-DC模块电源中的核心概念和工作原理，对于理解和设计这类电源系统具有很高的参考价值。