KA_IX

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DC/DC基本电路

2020-1-21 17:07:44 显示全部楼层
DC/DC电源变换器分类的方法较多。
DC/DC基本电路种类繁多,比较负载,多数电路都具有各自特性,有典型应用价值,也有的电路并无实用价值。
一、按升压或降压和极性划分DC/DC变换器按升压或降压和极性可以分为升压型、降压型、升/降压型和反相型电路。如下图所示。

所谓升压型就是通过DC/DC变换器升高了输出电压,降压型就是通过DC/DC变换器降低了输出电压,升/降压型就是通过DC/DC变换器既能升高输出电压、同时又能减低输出电压,反相型是指直流输入电压的极性反转了。
二、按输入和输出回路绝缘划分DC/DC变换器按照电源输入回路和输出回路是否绝缘分为两种:非绝缘型和绝缘型,且可以进一步分类,如下图所示。

三、按开关管连接划分DC/DC变换器中的开关管与负载电路之间、开关管与整流电路输出端之间有不同的连接方式。下图所示是DC/DC变换器按照开关管连接方式划分示意图。

1、串联开关型DC/DC变换器。这种开关型稳压电路中的开关管(还有储能电感)串联在输入电路和负载电路之间。
2、并联开关型DC/DC变换器。这种开关型稳压电路中的开关管与输入电压、负载电路是并联的。
3、脉冲变压器耦合开关型DC/DC变换器。这种开关型稳压电路中的开关管与脉冲变压器一次绕组串联后接入整流电路输出端,即与整流电路并联,负载电路与脉冲变压器二次绕组并联。
四、按电路形态划分DC/DC变换器按电路形态划分有脉宽调制(PWM)型、谐振型和前两者的组合型,如下图所示。

脉宽调制型还可以进一步划分,如下图所示。

1、脉宽调制型
在脉宽调制型中按开关的形式分为两种:一是“硬开关”,二是“软开关”。
1)“硬开关”的意思是,电子开关管外加控制脉冲,外加的控制脉冲用来控制开关管的通与断,这种控制脉冲控制开关管导通和断开时与开关管本身集电极和发射极(场效应管为漏极和源极)两端的直流电压无关,也与流过开关管集电极和发射极的电流无关。硬开关导通和断开时,开关关上同时存在电压、电流,损耗是比较大的(相对于“软开关”)。
2)“软开关”的意思是,采用这样的一种控制方式,使流过电子开关管集电极与发射极的电流为零时开关管关断,或使电子开关管集电极与发射极两端电压为零时开关管导通而提供电流。“软开关”的导通、关断损耗理想值为零,由于损耗小,开关频率可提高到兆赫级,开关电源体积、重量显著减小。
正激式是输出电压与激励信号同相,就是在开关管导通时开关变压器二次绕组输出电压。反激式是在开关管闭合时开关变压器二次绕组输出电压。
2)谐振型
可以使用LC谐振方法使电子开关管集电极与发射极上的电压或电流按照正弦规律变化,具有这种导通和关断电子开关管条件的,称为谐振型变换器。
在LC谐振电路工作时,电子开关管集电极和发射极两端电压按正弦规律振荡,当振荡到零时,电子开关管导通,开关管集电极和发射极流过电流,称为零电压导通。同理,当流过电子开关器件的电流振荡到零时,电子开关管断开,称为零电流关断。
准谐振是这样,由于LC谐振电路的正向和反向LC回路参数值不一样,即振荡的正向和反向频率不同,电流幅值也不同,所以振荡不对称。通常,正向正弦半波大于负向正弦半波,所以称为准谐振,无论是LC串联谐振,还是LC并联谐振都会产生准谐振。
准谐振是开关技术的一次飞跃,准谐振变换器分为零电流开关准谐振变换器和零电压开关准谐振变换器。
LC谐振电路分为串联谐振和并联谐振,所以分为串联和并联谐振变换器两种。
变换器中的谐振电路、参数可以超过两个,称为多谐振变换器。
3)组合型
组合型的种类很多,举例如下。
零开关-脉宽调制型变换器
是指在准谐振变换器中,增加一个辅助开关控制的电路,使变换器一个周期内,一部分时间按零电流开关(ZCS)或零电压开关(ZVS)准谐振变换器工作,另一部分时间则按脉宽调制型变换器工作,这样,变换器既有电压过零(或电流过零)控制的“软开关”特点,又有脉宽调制型恒频调宽的特点。
零转换-脉宽调制型变换器
零转换-脉宽调制型变换器与零开关-脉宽调制型变换器无本质上的差别,同样是“软开关”与脉宽调制型变换器的结合,只是谐振电路与主开关并联。
五、按激励方式划分DC/DC变换器中的开关管在电源接通时,要有一个启动电压才能导通。DC/DC变换器按激励方式可分为多种,见下图。

1、自激式DC/DC变换器
这种开关型稳压电路利用电源电路中的正反馈电路来完成自激振荡,启动电源。
2、他激式DC/DC变换器
这种开关型稳压电路中专门设有一个振荡器,利用它来启动电源。
3、调宽式DC/DC变换器
这种开关型稳压电路通过改变开关管基极上的开关脉冲宽度来稳定输出电压。
4、调频式DC/DC变换器
这种开关型稳压电路通过改变开关管基极上的开关脉冲频率来稳定电压输出。
谐振式可以进一步划分,如下图所示。

六、按控制信号隔离方法划分DC/DC变换器按控制信号的隔离方法划分主要有四种,如下图所示。

有些电路通过电子元器件完成电压/频率,或者频率/电压的转换工作后,采用变压器与控制信号进行隔离。
七、按电感电流是否连续划分DC/DC变换器按电感电流是否连续可划分为两种工作模式,如下图所示。

连续导电模式用CCM表示,DC/DC变换器在重载时通常工作于连续导电模式。不连续导电模式用DCM表示,DC/DC变换器在轻载时工作于这种模式。



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