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導讀: 開關電源（直流變換器）的類型很多，在研究開發或者維修電源系統時，全面了解開關電源主回路的各種基本類型，以及工作原理，具有極其重要的意義。開關電源主回路可以分為隔離式與非隔離式兩大類型。 主回路—開關電源中，功率電流流經的通路。主回路一般包含了開關電源中的開關器件、儲能器件、脈沖變壓器、濾波器、輸出整流器、等所有功率器件，以及供電輸入端和負載端。 開關電源（直流變換器）的類型很多，在研究開發或者維修電源系統時，全面了解開關電源主回路的各種基本類型，以及工作原理，具有極其重要的意義。 開關電源主回路可以分為隔離式與非隔離式兩大類型。 1. 非隔離式電路的類型： 非隔離——輸入端與輸出端電氣相通，沒有隔離。 1.1. 串聯式結構 串聯——在主回路中開關器件（下圖中所示的開關三極管T）與輸入端、輸出端、電感器L、負載RL四者成串聯連接的關系。 開關管T交替工作于通/斷兩種狀態，當開關管T導通時，輸入端電源通過開關管T及電感器L對負載供電，并同時對電感器L充電，當開關管T關斷時，電感器L中的反向電動勢使續流二極管D自動導通，電感器L中儲存的能量通過續流二極管D形成的回路，對負載R繼續供電，從而保證了負載端獲得連續的電流。 
上圖是在圖1-1-a電路的基礎上，增加了一個整流二極管和一個LC濾波電路。其中L是儲能濾波電感，它的作用是在控制開關K接通期間Ton限制大電流通過，防止輸入電壓Ui直接加到負載R上，對負載R進行電壓沖擊，同時對流過電感的電流iL轉化成磁能進行能量存儲，然后在控制開關T關斷期間Toff把磁能轉化成電流iL繼續向負載R提供能量輸出；C是儲能濾波電容，它的作用是在控制開關K接通期間Ton把流過儲能電感L的部分電流轉化成電荷進行存儲，然后在控制開關K關斷期間Toff把電荷轉化成電流繼續向負載R提供能量輸出；D是整流二極管，主要功能是續流作用，故稱它為續流二極管，其作用是在控制開關關斷期間Toff，給儲能濾波電感L釋放能量提供電流通路。 在控制開關關斷期間Toff，儲能電感L將產生反電動勢，流過儲能電感L的電流iL由反電動勢eL的正極流出，通過負載R，再經過續流二極管D的正極，然后從續流二極管D的負極流出，最后回到反電動勢eL的負極。 對于圖1-2，如果不看控制開關T和輸入電壓Ui，它是一個典型的反г 型濾波電路，它的作用是把脈動直流電壓通過平滑濾波輸出其平均值。 串聯式開關電源輸出電壓uo的平均值Ua為：
并聯——在主回路中，相對于輸入端而言，開關器件（下圖中所示的開關三極管T）與輸出端負載成并聯連接的關系。 開關管T交替工作于通/斷兩種狀態，當開關管T導通時，輸入端電源通過開關管T對電感器L充電，同時續流二極管D關斷，負載R靠電容器存儲的電能供電；當開關管T關斷時，續流二極管D導通，輸入端電源電壓與電感器L中的自感電動勢正向疊加后，通過續流二極管D對負載R供電，并同時對電容器C充電。
并聯開關電源輸出電壓Uo為：
1.3.極性反轉型變換器結構（inverting） 極性反轉——輸出電壓與輸入電壓的極性相反。電路的基本結構特征是：在主回路中，相對于輸入端而言，電感器L與負載成并聯。（也是串聯式開關電源的一種，一般又稱為反轉式串聯開關電源）
反轉式串聯開關電源輸出電壓Uo為：
2. 隔離式電路 2.2. 單端反激式 Single F1yback Converter（單端反激式變壓器開關電源） 所謂反激式變壓器開關電源，是指當變壓器的初級線圈正好被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈沒有向負載提供功率輸出，而僅在變壓器初級線圈的激勵電壓被關斷后才向負載提供功率輸出，這種變壓器開關電源稱為反激式開關電源。 反激式電路與正激式電路相反，脈沖變壓器的原/付邊相位關系，確保當開關管導通，驅動脈沖變壓器原邊時，變壓器付邊不對負載供電，即原/付邊交錯通斷。脈沖變壓器磁能被積累的問題容易解決，但是，由于變壓器存在漏感，將在原邊形成電壓尖峰，可能擊穿開關器件，需要設置電壓鉗位電路予以保護D3、N3構成的回路。從電路原理圖上看，反激式與正激式很相象，表面上只是變壓器同名端的區別，但電路的工作方式不同，D3、N3的作用也不同。
2.3. 推挽 Push pull （變壓器中心抽頭）式 這種電路結構的特點是：對稱性結構，脈沖變壓器原邊是兩個對稱線圈，兩只開關管接成對稱關系，輪流通斷，工作過程類似于線性放大電路中的乙類推挽功率放大器。
主要缺點：變壓器繞組利用率低、對開關管的耐壓要求比較高（至少是電源電壓的兩倍）。 的類型： 隔離——輸入端與輸出端電氣不相通，通過脈沖變壓器的磁偶合方式傳遞能量，輸入輸出完全電氣隔離。 2.1. 單端正激式 single Forward Converte r（又叫單端正激式變壓器開關電源 ） 單端——通過一只開關器件單向驅動脈沖變壓器； 正激式：就是只有在開關管導通的時候，能量才通過變壓器或電感向負載釋放，當開關關閉的時候，就停止向負載釋放能量。目前屬于這種模式的開關電源有：串聯式開關電源，buck拓撲結構開關電源，激式變壓器開關電源、推免式、半橋式、全橋式都屬于正激式模式。 反激式：就是在開關管導通的時候存儲能量，只有在開關管關斷的時候釋放才向負載釋放能量。屬于這種模式的開關電源有：并聯式開關電源、boots、極性反轉型變換器、反激式變壓器開關電源。 正激變壓器——脈沖變壓器的原/付邊相位關系，確保在開關管導通，驅動脈沖變壓器原邊時，變壓器付邊同時對負載供電。 所謂正激式變壓器開關電源，是指當變壓器的初級線圈正在被直流電壓激勵時，變壓器的次級線圈正好有功率輸出。（正激式變壓器開關電源是推免式變壓器開關電源衍生過來的，推免式有兩個控制開關，正激式改成一個開關控制。）
在上圖中，需要特別注意的是開關變壓器初、次級線圈的同名端。如果把開關變壓器初線圈或次級線圈的同名端弄反，上圖就不再是正激式變壓器開關電源了 該電路的最大問題是：開關管T交替工作于通/斷兩種狀態，當開關管關斷時，脈沖變壓器處于“空載”狀態，其中儲存的磁能將被積累到下一個周期，直至電感器飽和，使開關器件燒毀。圖中的D3與N3構成的磁通復位電路，提供了泄放多余磁能的渠道。 2.4. 全橋式 Full Bridge Converter
這種電路結構的特點是：由四只相同的開關管接成電橋結構驅動脈沖變壓器原邊�！� 圖中T1、T4為一對，由同一組信號驅動，同時導通/關端；T2、T3為另一對，由另一組信號驅動，同時導通/關端。兩對開關管輪流通/斷，在變壓器原邊線圈中形成正/負交變的脈沖電流。主要優點：與推挽結構相比，原邊繞組減少了一半，開關管耐壓降低一半。 主要缺點：使用的開關管數量多，且要求參數一致性好，驅動電路復雜，實現同步比較困難。這種電路結構通常使用在1KW以上超大功率開關電源電路中。 2.5. 半橋式 Half Bridge Converter 電路的結構類似于全橋式，只是把其中的兩只開關管（T3、T4）換成了兩只等值大電容C1、C2。
DC／DC電源變換器的拓撲類型 0 引言 本文的第一部分為“DC／DC電源變換器拓撲的分類”，第二部分是在參考美國TI公司資料的基礎上撰寫而成的，新增加了各種DC／DC電源變換器的主要特點及PWM控制器的典型產品，另外還按照目標對電路結構、波形參數和汁算公式中的物理量作了統一。本文的特點足以表格形式歸納了常見DC／DC電源變換器的拓撲結構．這對電源專業的廣大技術人員是一份不可多得的技術資料。 1 DC／DC電源變換器拓撲結構的分類 DC／DC電源變換器的拓撲類型主要有以下13種： �。�1）Buck Converter降壓式變換器； （2）Boost Conyerter升壓式變換器； �。�3）Buck—Boost Converter降壓/升壓式變換器，含極性反轉（Inverting）式變換器； （4）Cuk Converter升壓，升壓串聯式變換器； �。�5）SEPIC（Single Endcd Pdimary Inductor Converter）單端一次側電感式變換器； （6）F1yback Converter反激式（亦稱回掃式）變換器； �。�7）Forward Converter正激式變換器： �。�8）Double Switches Forward Converter雙開關正激式變換器； （9）Active Clamp Forward Converter有源箝位 �。�0）Half Bridge Converter半橋式變換器； �。�11）Full Bridge Converter全橋式變換器； （12）Push pull Convener推挽式變換器： （13）Phase Shift Switching ZVT（Phase Shift Switching Zero Voltage Transition）移相式零電壓開關變換器。 2 常見DC／DC電源變換器的拓撲類型 常見DC/DC電源變換器的拓撲類型見表1～表3所列。表中給出不同的電路結構，同時也給出相應的電壓及電流波形（設相關的電感電流為連續工作方式）。PWM表示脈寬調制波形，U1為直流輸入電壓，UDS為功率丌關管S1（MOSFFT）的漏一源極電壓。ID1為S1的漏極電流。IF1為D1的工作電流，U0為輸出電壓，IL為負載電流。T為周期，t為UO呈高電平（或低電平）的時問及開關導通時間，D為占空比，有關系式：D=t/T。C1、C2均為輸入端濾波電容，CO為輸出端濾波電容，L1、L2為電感。
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