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开关电源拓扑结构分析（图文）

一．非隔离型开关变换器

（一）．降压变换器

Buck电路：降压斩波器，入出极性相同。

由于稳态时，电感充放电伏秒积相等，因此：

Ui-Uo）*ton=Uo*toff，

Ui*ton-Uo*ton=Uo*toff,

Ui*ton=Uo(ton+toff),

Uo/Ui=ton/(ton+toff)=Δ

即，输入输出电压关系为：

Uo/Ui=Δ(占空比)

图1：Buck电路拓补结构

在开关管S通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当S关断

后，L通过二极管续流，保持负载电流连续。输出电压因为占空比作用，不会超

过输入电源电压。

（二）．升压变换器

Boost电路：升压斩波器，入出极性相同。

利用同样的方法，根据稳态时电感L的充放电伏秒积相等的原理，可以推导出电

压关系：

Uo/Ui=1/（1-Δ）

图2：Boost电路拓补结构

这个电路的开关管和负载构成并联。在S通时，电流通过L平波，

电源对L充电。当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入电压Ui+U，

L

因而有升压作用。

（三）．逆向变换器

Buck-Boost电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。

电压关系：Uo/Ui=-Δ/（1-Δ）

图3：Buck-Boost电路拓补结构

S通时，输入电源仅对电感充电，当S断时，再通过电感对负载放电来实现电源

传输。

所以，这里的L是用于传输能量的器件。

（四）．丘克变换器

Cuk电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输。

电压关系：Uo/Ui=-Δ/（1-Δ）。

图4：Cuk变换器电路拓补结构

当开关S闭合时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+EL1通过VD对C1进行充电。

再当S闭合时，VD关断，C1通过L2、C2滤波对负载放电，L1继续充电。

这里的C1用于传递能量，而且输出极性和输入相反。

二．隔离型开关变换器

1．推挽型变换器

下面是推挽型变换器的电路。

图5：推挽型变换电路

S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流

信号，再经L、C滤波，送给负载。

由于电感L在开关之后，所以当变比为1时，它实际上类似于降压变换器。

2．半桥型变换器

图2-6给出了半桥型变换器的电路图。

当S1和S2轮流导通时，一次侧将通过电源-S1-T-C2-电源及电源-C1-T-S2-电源

产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信

号，再经L、C滤波，送给负载。

同样地，这个电路也相当于降压式拓补结构。

图6：半桥式变换电路

3．全桥型变换器

下图是全桥变换器电路。

图7：全桥式变换电路

当S1、S3和S2、S4两两轮流导通时，一次侧将通过电源-S2-T-S4-电源及电源

-S1-T-S3-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整

流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。

这个电路也相当于降压式拓补结构。

4．正激型变换器

下图为正激式变换器。

图8：正激型变换器电路

当S导通时，原边经过输入电源-N1-S-输入电源，产生电流。当S断开时，N1

能量转移到N3，经N3-电源-VD3向输入端释放能量，避免变压器过饱和。VD1

用于整流，VD2用于S断开期间续流。

5．隔离型Cuk变换器

隔离型Cuk变换器电路如下所示：

图9：隔离型Cuk变换器

当S导通时，Ui对L1充电。当S断开时，Ui+E对C11及变压器原边放电，同