電源基礎知識科普 基本開關變換拓撲

BOSHIDA電源模塊 電源基礎知識科普 基本開關變換拓撲

請注意，在些特定應用場合， 人們使用這此相同的元器件進行了許業(yè)其他的組合。大多數(shù)已通過實踐證明實用性不強，但在這里有兩個拓撲值得一提。

第一個即是組合了Buck 和Boost電路，稱之為“Buck 或Boost“變換器，如圖4.2所示。

該電路將Buck電路的輸人端和Boost電路的輸出端進行組合，并在中間用一個共用電感結合起來。此種拓撲結構的主要優(yōu)點是能夠?qū)⑤敵鲭妷赫{(diào)節(jié)到一個固定的值， 同時輸入電壓可以在高于或低于輸出電壓的范圍內(nèi)連續(xù)變化。此電路的一個重要應用是鋰(Li-ion)電池充電電路，它將固定的低電壓(例如從33V電源電壓)向鋰離子(Li-ion)電池進行充電，其輸出電壓會從2.7V充電到4.5V。

分析此電路，可以看到，該電路是一個降壓或升壓結構， 因為當VIN 低于VouT時，輸入開關管保持導通，輸人整流二極管截止， 而升壓電路正常工作以調(diào)節(jié)輸出。然而，當VIN 高于VouT時，升壓開關管保持截止，輸出整流二極管持續(xù)導通，而輸入二極管作為續(xù)流使用，降壓電路對輸出電壓進行調(diào)節(jié)。設計時必須要注意，以確保各個狀態(tài)之間的平穩(wěn)過渡。

除了不受限制的VIN、VouT 關系之外，另一個優(yōu)點是設計只用一個電感。但一個隱藏的缺點就是在半導體器件數(shù)量上增加了一倍，而其中每個半導體器件卻還沒有被充分使用，這會增加導通損耗，另外還需要給兩個功率開關管提供單獨柵極驅(qū)動電路。

另一個比較實用的電路是組合了Boost和Flyback的變換器，這稱之為SPEIC電路，它是一個單端原邊電感轉(zhuǎn)換器，如圖4.3所示。

該電路可以通過單個對地參考的開關管來實現(xiàn)輸出高于或低于輸人電壓工作，由于開關管是對地的，從而簡化了柵極驅(qū)動。電感位于輸入端，可以更容易濾除掉輸入端的噪聲，并且通過串聯(lián)電容可以提供浪涌電流控制和實現(xiàn)短路保護。另一個好處是串聯(lián)電容將鉗位兩個半導體器件(開關管和整流二極管)上的峰值電壓。雖然也需要兩個電感.但因為這兩個電感的繞組可以纏繞在同一個磁芯上，所以這個還是可以接受的。但是，此拓撲的挑戰(zhàn)在于，主回路中流過所串聯(lián)的電容的電流有效值很大，如何通過設計補償電路來確保系統(tǒng)穩(wěn)定。同時由于開關管和整流二極管都必須承受截止關斷時的高電壓，幅值為( VIN+ VouT ), 并且其電流大小為輸人和輸出電流峰值的電流之和，這對半導體器件選型提出了較高的要求，所以還需要考慮成本和效率上的折中。

審核編輯：湯梓紅