如何選擇開關電源拓撲結構 - 電源工程師設計札記（一）：輕松完成電源設計

　　2、如何選擇開關電源拓撲結構

　　電源是電子產品中必不可少的一部分，現在逐漸流行開關電源，其拓撲結構有很多種。下面就個人了解，羅列一些（不一定全）供大家參考。首先要明確您的產品中電源部分是否要與輸入電源隔離。

　　對于不隔離式開關電源，大體上有降壓（buck）、升壓（boost）、極性反轉（負輸出，降升壓buck-boost）、斬波（cuck）3種類型。對于隔離式開關電源，分正激、反激、半橋、全橋、推挽5種類型。

　　先說不隔離式：

　　降壓（buck）型原理如下圖所示，前半周期Q1導通向C供電同時L1儲能，后半周期D1導通L1放能向C供電。

　　升壓（boost）型原理如下圖所示，前半周期Q1導通L1儲能，后半周期D1導通L1放能與V1串連向C1供電。

　　極性反轉型原理如下圖所示，前半周期Q1導通L1儲能，后半周期D1導通L1放能向C1供電。

　　若輸入電壓大于工作電壓，則選用降壓型，反之選擇升壓型。若單電源輸入，需要+、-電源時選用極性反轉型。

　　再說隔離式：若輸出功率較?。?00W以下）常用反激式；若功率稍大，可選用正激式；再大就要采用半橋或全橋式了。

　　反激式是磁性元件在前半周儲能，后半周期傳遞能量。并關管要承受電源電壓與反激電壓之和，一般220V整流后要用700V左右的功率管。

　　正激式是在前半周期直接傳遞能量，后半周期泄放磁場。若磁場泄放不掉，則后面的周期中會因磁飽和而燒毀功率器。

　　全橋式是有4個功率器件，能夠讓變壓器原邊電流來回流動，在每半個周期都傳遞能量，所以能做到較大功率。

　　半橋式是全橋式的簡化，它將一個橋臂上的功率器件換成電容，節約了一半數量的功率器件，且功率器件上承受的電壓也減半，故降低了成本。

　　升壓變換中多采用推挽式，因原邊電壓較低，繞組匝數少，繞成雙原邊也不增加多少成本，雙繞組又能增加功率，故是廣泛采用的方式。

　　3、多電源系統的監控和時序控制

　　現今，電子系統往往具有許多不同的電源軌。在采用模擬電路和微處理器、DSP、ASIC、FPGA的系統中，尤其如此。為實現可靠、可重復的操作，必須監控各電源電壓的開關時序、上升和下降速率、加電順序以及幅度。既定的電源系統設計可能包括電源時序控制、電源跟蹤、電源電壓/電流監控和控制。有各種各樣的電源管理IC可以執行時序控制、跟蹤、上電和關斷監控等功能。

　　時序控制和跟蹤器件可以監控和控制多個電源軌，其功能可能包括設置開啟時間和電壓上升速率、欠壓和過壓故障檢測、余量微調（在標稱電壓值的一定范圍內調整電源電壓）以及有序關斷。適合這些應用的IC種類眾多，簡單的如利用電阻、電容和比較器構成的純模擬器件，復雜的如高集成度狀態機和通過 I2C bus.總線進行數字控制的可編程器件。某些情況下，系統的電壓調節器和控制器可能包括關鍵控制功能。

　　對于采用多個開關控制器和調節器的系統，還有一個考慮是器件以不同開關頻率工作時，如何將產生的系統噪聲降至最低。常常需要同步調節器的時鐘，事實上，如今的許多高性能開關控制器和調節器都可以與外部時鐘同步。