开关电源基础拓扑的组合应用[归纳].pdf

开关电源的基础拓扑是电力电子领域中的核心概念，它们在各种设备和系统中扮演着至关重要的角色。本文主要探讨了三种基本的开关电源拓扑——Buck、Boost和Buck-Boost，以及它们的组合应用。 Buck降压型拓扑，也称为Step-down电路，是最常见的开关电源类型之一。其工作原理是通过调节功率开关管的占空比来改变输出电压。当开关管导通时，电感存储能量，当开关管截止时，能量通过续流二极管传递给负载，从而降低输出电压。Buck电路适用于需要从高电压降至低电压的场景。 Boost升压型拓扑，又称Step-up电路，与Buck拓扑相反，它能将低电压提升至高电压。在Boost电路中，电感在开关管导通时储存能量，然后在开关管截止时释放能量，通过二极管流向输出，从而实现电压提升。 Buck-Boost拓扑，又称为极性反转或Inverting电路，能实现输出电压极性的反转，同时可升可降。它的特点在于二极管和电感的位置与Buck和Boost电路不同，使得输出电压可以高于或低于输入电压。 通过Buck和Buck-Boost的组合，可以设计出支持负输出的电源，如金升阳K78系列。这种设计通过将Buck电路的输出引脚接地，将输入地变为负电压输出，实现了负电压电源的供应。两台K7812-500R2并联可以提供±12V的输出，适合为运放等需要低纹波和噪声电源的电路供电。 Buck和Boost的组合则形成了双向DC-DC变换器，可以实现电压的双向转换，既能降压也能升压。这种变换器在充放电系统中广泛应用，如汽车电子和电梯节能系统。其中，控制T1和T2管的导通和截止通常采用数字控制方式，以实现精确的能量管理。 在特定应用场景，如电梯能量回收系统，超级电容被用来储存和释放电机的能量，减少能源损耗。在这种系统中，由于超级电容的大充放电电流需求，通常使用IGBT代替普通MOSFET，并且需要特殊的驱动电源，如+15V和-9V，以保证IGBT的快速开关性能。QP12W05S-37这样的产品就能满足这些要求。 总结来说，虽然Buck、Boost和Buck-Boost是基本的电源拓扑结构，但通过创新组合，它们可以满足各种复杂电源需求，如正负电源和双向电源的应用。这些基础拓扑的灵活性和适应性，使得开关电源在现代科技中持续发挥重要作用。