1.三種非隔離DC-DC拓撲結構概述

1.1Buck型變換器

Buck型變換器的拓撲結構如圖2.2所示，Buck型變換器也稱降壓型電源拓撲。在開關管S導通時，二極管VD負極電壓高于正極反偏截止，此時電流經過電感L向電容和負載供電，同時電感L中儲存了能量。在開關管S關斷時，電感L中儲存的能量不能立即釋放，產生的感應電流通過負載、二極管VD形成續流通路，繼續給負載供電。該二極管也因此稱為續流二極管。在降壓型電源拓撲中， 當驅動開關管的PWM占空比為D時，輸出與輸入滿足的關系為V_o=DV_i。

1.2Boost變換器

Boost變換器基本拓撲結構如圖2.3所示。Boost變換器也稱為升壓型電源拓撲。當開關管S導通時，二極管正極電壓低于負極電壓反偏關斷，電源和電感形成通路，電感L流過電流儲存能量，此時負載由電容提供能量。當開關管S斷開時，此時二極管正向導通，電源和電感L儲存的能量同時向電容、負載供電。在升壓型變換器中，當驅動開關管的控制信號占空比為D時，輸出與輸入滿足關系為V_o=1/(1-D) V_i。

1.3Buck-Boost變換器

Buck-Boost變換器基本拓撲結構如圖2.4所示，Buck-Boost變換器也稱為升降壓型開關電源拓撲，。在開關管S導通時，二極管負極電壓高于正極電壓反偏截至，電源和電感形成通路，電感L儲存能量。當開關管S關斷時，二極管正向導通，電感電流不會立即釋放與負載、二極管形成續流通路。但是，此時負載電壓與輸入電壓極性相反。在Buck-Boost變換器中，當驅動開關管的控制信號的占空比為D時，輸出與輸入滿足的關系為V_o=D/(1-D) V_i。

2.五種隔離式DC-DC拓撲結構概述

2.1正激式變換器

正激式變換器基本拓撲結構如圖2.5所示。將變壓器放在降壓型變換器的開關管和二極管之間就可以得到正激式的拓撲結構，變壓器的原邊和副邊的隔離就使輸入和輸出隔離。正激時變換器因電路設計簡單、經濟便捷，在50W~400W的場合應用很廣。但是由于變壓器上所有線圈電流在開關管關斷的時候，全部斷開，為了保證變壓器的磁芯不發生磁飽和現象，附加繞組W3的加入起到磁芯復位的功能。

當開關管S導通時，電源電壓加到初級繞組W1上，根據N1、N2同名端的關系，此時初級繞組能量傳遞到次級繞組W2，VD1導通，電感L，電容C共同獲得初級輸入的能量。當開關管S關斷時，W1中剩余能量通過輔助繞組W3返回到電源的輸入，VD1截止，次級的電感L、 二極管VD2、負載形成續流通路。

在正激式變換器中特別注意開關S關斷到下個周期開關S導通的時間內要使磁芯剩余的能量得到釋放，否則在后續的時間內，該剩余的能量值不斷的增加，最后達到磁芯所能承受的極限值而飽和。

2.2反激式變換器

反激式變換器基本拓撲結構如圖2.6所示。在Buck-Boost型變換器中將高頻變壓器放在電感的位置就有了反激式的電路。反激式變換器設計非常容易，價格低廉，常常用在多路輸出的小功率開關電源場合。

當開關管S導通時，電源電壓加在初級繞組W1兩端，根據N1、N2同名端的關系，繞組W2的高電位在下端，二極管VD1此時不導通。當開關S關斷時， 繞組W2的高電位在上端，二極管VD1正向導通，負載獲得能量。

2.3推挽式變換器

推挽式變換器其拓撲結構如圖2.7所示。原邊開關管S1、S2交替導通，變壓器磁芯中的能量能夠正常的儲存和釋放，從而將能量從原邊向副邊傳遞。

當開關S1導通，S2關斷時，副邊繞組二極管VD1導通，負載獲得能量。當S2導通，S1關斷時，副邊二級管VD2導通，負載仍能獲得能量。當開關管S1，S2都關斷時，電感L通過二極管VD1、VD2和負載形成通路，根據并聯分流，負載電流只有一半通過每個二極管，但此時開關管承受的電壓均為〖2V〗_i。，所以為了保證開關管的電壓應力不會過大，推挽式變換器用在低壓大電流的場合具有一定的優勢。

2.4半橋變換器

半橋變換器其拓撲結構如圖2.8所示。一條橋臂由兩個電容組成，另一條橋臂由兩個功率開關管組成。在電路正常工作時，原邊繞組在控制信號整個周期均有電流，磁芯的利用率得到提高。所以半橋變換器用在高電壓、大功率的情況下比較有優勢。

電容C1和 C2容值、型號一致，則每個電容上的電壓為1/2 V_i。當開關S1導通S2關斷時，二極管VD1導通，VD2截止，此時N21繞組向負載傳遞能量。當開關S1關斷，S2導通時，二極管VD2導通，VD截止，此時N22繞組能向負載傳遞能量，即副邊繞組N21和N22交替釋放能量。

2.5全橋變換器

全橋變換器其拓撲結構如圖2.9所示。四個開關管組成H橋電路，變壓器原變繞組接在橋式電路的負載位置。當開關S1和S4導通，S2和S3關斷時，初級繞組的高電位在上端。當開關S2和S3導通，S1和S4關斷時，初級繞組的高電位在下端。因此，在一個周期內初繞組流過的電流方向相反，變壓器不存在磁芯飽和問題，這也使得全橋變換器的效率和功率密度可以做的很高。全橋變換器的次級繞組帶有一個中心抽頭，輸出采用全波整流的方式，因此適合應用在大功率的條件下。

3.總結