开关电源常见的基本拓扑结构汇总整理
如何将微小型pcb线圈用做电感式传感器元件？
什么是拓扑呢？所谓电路拓扑就是功率器件和电磁元件在电路中的连接方式，而磁性元件设计，闭环补偿电路设计及其他所有电路元件设计都取决于拓扑。最基本的拓扑是buck(降压式)、boost(升压式)和buck/boost(升/降压)，单端反激(隔离反激)，正激、推挽、半桥和全桥变化器。
开关电源的拓扑结构，常见拓扑大约有14种，每种都有自身的特点和适用场合。选择原则是要看是大功率还是小功率，高压输出还是低压输出，以及是否要求器件尽量少等。
因此，要恰当选择拓扑，熟悉各种不同拓扑的优缺点及适用范围是非常重要的。错误的选择会使电源设计一开始就注定失败。下面编者为大家整理汇总了开关电源20种基本拓扑，帮助系统掌握每种电路结构的工作原理与基本特性。
20种开关电源拓扑对比
常见的基本拓扑结构： ■ buck 降压 ■ boost 升压 ■ buck-boost 降压-升压 ■ flyback 反激 ■ forward 正激 ■ two-transistor forward 双晶体管正激 ■ push-pull 推挽 ■ half bridge 半桥 ■ full bridge 全桥 ■ sepic ■ c’uk
1、基本的脉冲宽度调制波形
这些拓扑结构都与开关式电路有关，基本的脉冲宽度调制波形定义如下：
2、buck 降压
特点： ■ 把输入降至一个较低的电压 ■ 可能是最简单的电路 ■ 电感/电容滤波器滤平开关后的方波 ■ 输出总是小于或等于输入 ■ 输入电流不连续 (斩波) ■ 输出电流平滑
3、boost 升压
特点： ■ 把输入升至一个较高的电压 ■ 与降压一样，但重新安排了电感、开关和二极管 ■ 输出总是比大于或等于输入(忽略二极管的正向压降) ■ 输入电流平滑 ■ 输出电流不连续 (斩波)
4、buck-boost 降压-升压
特点： ■ 电感、开关和二极管的另一种安排方法 ■ 结合了降压和升压电路的缺点 ■ 输入电流不连续 (斩波) ■ 输出电流也不连续 (斩波) ■ 输出总是与输入反向 (注意电容的极性)，但是幅度可以小于或大于输入 ■ “反激”变换器实际是降压-升压电路隔离（变压器耦合）形式。
5、flyback 反激
特点： ■ 如降压-升压电路一样工作，但是电感有两个绕组，同时作为变压器和电感 ■ 输出可以为正或为负，由线圈和二极管的极性决定。 ■ 输出电压可以大于或小于输入电压，由变压器的匝数比决定。 ■ 这是隔离拓扑结构中最简单的 ■ 增加次级绕组和电路可以得到多个输出
6、forward 正激
特点： ■ 降压电路的变压器耦合形式。 ■ 不连续的输入电流，平滑的输出电流。 ■ 因为采用变压器，输出可以大于或小于输入，可以是任何极性。 ■ 增加次级绕组和电路可以获得多个输出。 ■ 在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。 ■ 在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。
7、two-transistor forward双晶体管正激
特点： ■ 两个开关同时工作。 ■ 开关断开时，存储在变压器中的能量使初级的极性反向，使二极管导通。 主要优点： ■ 每个开关上的电压永远不会超过输入电压。 ■ 无需对绕组磁道复位。
8、push-pull 推挽
特点： ■ 开关（fet）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（pwm）以调节输出电压。 ■ 良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。 ■ 全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。 ■ 施加在fet上的电压是输入电压的两倍。
9、half-bridge 半桥
特点： ■ 较高功率变换器极为常用的拓扑结构。 ■ 开关（fet）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（pwm）以调节输出电压。 ■ 良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。而且初级绕组的利用率优于推挽电路。 ■ 全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。 ■ 施加在fet上的电压与输入电压相等。
10、full-bridge 全桥
特点： ■ 较高功率变换器最为常用的拓扑结构。 ■ 开关（fet）以对角对的形式驱动，进行脉冲宽度调制（pwm）以调节输出电压。 ■ 良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。 ■ 全波拓扑结构，所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。 ■ 施加在fets上的电压与输入电压相等。 ■ 在给定的功率下，初级电流是半桥的一半。
11、sepic 单端初级电感变换器
特点： ■ 输出电压可以大于或小于输入电压。 ■ 与升压电路一样，输入电流平滑，但是输出电流不连续。 ■ 能量通过电容从输入传输至输出。 ■ 需要两个电感。
12、c'uk(slobodan c'uk 的专利)
特点： ■ 输出反相 ■ 输出电压的幅度可以大于或小于输入。 ■ 输入电流和输出电流都是平滑的。 ■ 能量通过电容从输入传输至输出。 ■ 需要两个电感。 ■ 电感可以耦合获得零纹波电感电流。
13、电路工作的细节
下面讲解几种拓扑结构的工作细节： ■ 降压调整器：连续导电、临界导电、不连续导电 ■ 升压调整器 (连续导电) ■ 变压器工作 ■ 反激变压器 ■ 正激变压器
14、buck-降压调整器-连续导电
特点： ■ 电感电流连续。 ■ vout是其输入电压 (v1)的均值。 ■ 输出电压为输入电压乘以开关的负荷比 (d)。 ■ 接通时，电感电流从电池流出。 ■ 开关断开时电流流过二极管。 ■ 忽略开关和电感中的损耗, d 与负载电流无关。 ■ 降压调整器和其派生电路的特征是： 输入电流不连续 (斩波), 输出电流连续 (平滑)。
15、buck-降压调整器-临界导电
■ 电感电流仍然是连续的，只是当开关再次接通时 “达到”零，这被称为 “临界导电”。输出电压仍等于输入电压乘以 d。
16、buck-降压调整器-不连续导电
■ 在这种情况下，电感中的电流在每个周期的一段时间中为零。 ■ 输出电压仍然 (始终)是 v1 的平均值。 ■ 输出电压不是输入电压乘以开关的负荷比 (d)。 ■ 当负载电流低于临界值时,d 随着负载电流而变化(而 vout 保持不变)。
17、boost 升压调整器
■ 输出电压始终大于（或等于）输入电压。 ■ 输入电流连续，输出电流不连续（与降压调整器相反）。 ■ 输出电压与负荷比（d）之间的关系不如在降压调整器中那么简单。在连续导电的情况下：
在本例中，vin = 5,vout = 15, and d = 2/3. vout = 15，d = 2/3.
18、变压器工作（包括初级电感的作用）
■ 变压器看作理想变压器，它的初级（磁化）电感与初级并联。
19、反激变压器
■ 此处初级电感很低，用于确定峰值电流和存储的能量。当初级开关断开时，能量传送到次级。
20、forward 正激变换变压器
■ 初级电感很高，因为无需存储能量。 ■ 磁化电流 (i1) 流入 “磁化电感”，使磁芯在初级开关断开后去磁 (电压反向)。
总结
■ 此处回顾了目前开关式电源转换中最常见的电路拓扑结构。 ■ 还有许多拓扑结构，但大多是此处所述拓扑的组合或变形。 ■ 每种拓扑结构包含独特的设计权衡： 1）施加在开关上的电压 2）斩波和平滑输入输出电流 3）绕组的利用率 ■ 选择最佳的拓扑结构需要研究： 1）输入和输出电压范围 2）电流范围 3）成本和性能、大小和重量之比
自制单管FM收音机,FM radio
NPU加速器建模设计(完整版)
华为P40 Pro红旗限量版，将采用华为服务套件限量两百部
新能源车电池寿命是多少_新能源车电池如何保养_新能源车电池报废如何处理
光宝光耦LTV-847崛起，热卖型号
开关电源常见的基本拓扑结构汇总整理
混合信号集成电路测试方法
AI语音识别的感知技术是如何获取的
蓄电池极板硫酸盐化的常见原因
5G赛道正式开启 哪些产业将迎来大利好?
雷迪埃宇航级开关——专为卫星设计的新型开关
服务器数据恢复—EMC存储raid5故障的数据恢复案例
72小时烧制19道工序打磨 OPPO R15陶瓷黑带来3D四曲面设计
高东真：三星已经在智能手机市场占据了10年的领先地位，未来10年还将继续保持这一地位
博帝内存力捧全系列兼容AMD Ryzen
电容式液位传感器的简单介绍
消息称苹果停止自研5G调制解调器，A18 Pro曝光
关于热缩套管的收缩温度的详细说明
低压电力电容器温升异常的影响与处理
魅族Pro7什么时候上市？最新消息：魅族Pro7真机渲染图曝光！获3C认证，双屏颜值逆天强势来袭！
什么是拓扑呢？所谓电路拓扑就是功率器件和电磁元件在电路中的连接方式，而磁性元件设计，闭环补偿电路设计及其他所有电路元件设计都取决于拓扑。最基本的拓扑是buck(降压式)、boost(升压式)和buck/boost(升/降压)，单端反激(隔离反激)，正激、推挽、半桥和全桥变化器。
开关电源的拓扑结构，常见拓扑大约有14种，每种都有自身的特点和适用场合。选择原则是要看是大功率还是小功率，高压输出还是低压输出，以及是否要求器件尽量少等。
因此，要恰当选择拓扑，熟悉各种不同拓扑的优缺点及适用范围是非常重要的。错误的选择会使电源设计一开始就注定失败。下面编者为大家整理汇总了开关电源20种基本拓扑，帮助系统掌握每种电路结构的工作原理与基本特性。
20种开关电源拓扑对比
常见的基本拓扑结构： ■ buck 降压 ■ boost 升压 ■ buck-boost 降压-升压 ■ flyback 反激 ■ forward 正激 ■ two-transistor forward 双晶体管正激 ■ push-pull 推挽 ■ half bridge 半桥 ■ full bridge 全桥 ■ sepic ■ c’uk
1、基本的脉冲宽度调制波形
这些拓扑结构都与开关式电路有关，基本的脉冲宽度调制波形定义如下：
2、buck 降压
特点： ■ 把输入降至一个较低的电压 ■ 可能是最简单的电路 ■ 电感/电容滤波器滤平开关后的方波 ■ 输出总是小于或等于输入 ■ 输入电流不连续 (斩波) ■ 输出电流平滑
3、boost 升压
特点： ■ 把输入升至一个较高的电压 ■ 与降压一样，但重新安排了电感、开关和二极管 ■ 输出总是比大于或等于输入(忽略二极管的正向压降) ■ 输入电流平滑 ■ 输出电流不连续 (斩波)
4、buck-boost 降压-升压
特点： ■ 电感、开关和二极管的另一种安排方法 ■ 结合了降压和升压电路的缺点 ■ 输入电流不连续 (斩波) ■ 输出电流也不连续 (斩波) ■ 输出总是与输入反向 (注意电容的极性)，但是幅度可以小于或大于输入 ■ “反激”变换器实际是降压-升压电路隔离（变压器耦合）形式。
5、flyback 反激
特点： ■ 如降压-升压电路一样工作，但是电感有两个绕组，同时作为变压器和电感 ■ 输出可以为正或为负，由线圈和二极管的极性决定。 ■ 输出电压可以大于或小于输入电压，由变压器的匝数比决定。 ■ 这是隔离拓扑结构中最简单的 ■ 增加次级绕组和电路可以得到多个输出
6、forward 正激
特点： ■ 降压电路的变压器耦合形式。 ■ 不连续的输入电流，平滑的输出电流。 ■ 因为采用变压器，输出可以大于或小于输入，可以是任何极性。 ■ 增加次级绕组和电路可以获得多个输出。 ■ 在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。 ■ 在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。
7、two-transistor forward双晶体管正激
特点： ■ 两个开关同时工作。 ■ 开关断开时，存储在变压器中的能量使初级的极性反向，使二极管导通。 主要优点： ■ 每个开关上的电压永远不会超过输入电压。 ■ 无需对绕组磁道复位。
8、push-pull 推挽
特点： ■ 开关（fet）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（pwm）以调节输出电压。 ■ 良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。 ■ 全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。 ■ 施加在fet上的电压是输入电压的两倍。
9、half-bridge 半桥
特点： ■ 较高功率变换器极为常用的拓扑结构。 ■ 开关（fet）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（pwm）以调节输出电压。 ■ 良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。而且初级绕组的利用率优于推挽电路。 ■ 全波拓扑结构,所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。 ■ 施加在fet上的电压与输入电压相等。
10、full-bridge 全桥
特点： ■ 较高功率变换器最为常用的拓扑结构。 ■ 开关（fet）以对角对的形式驱动，进行脉冲宽度调制（pwm）以调节输出电压。 ■ 良好的变压器磁芯利用率---在两个半周期中都传输功率。 ■ 全波拓扑结构，所以输出纹波频率是变压器频率的两倍。 ■ 施加在fets上的电压与输入电压相等。 ■ 在给定的功率下，初级电流是半桥的一半。
11、sepic 单端初级电感变换器
特点： ■ 输出电压可以大于或小于输入电压。 ■ 与升压电路一样，输入电流平滑，但是输出电流不连续。 ■ 能量通过电容从输入传输至输出。 ■ 需要两个电感。
12、c'uk(slobodan c'uk 的专利)
特点： ■ 输出反相 ■ 输出电压的幅度可以大于或小于输入。 ■ 输入电流和输出电流都是平滑的。 ■ 能量通过电容从输入传输至输出。 ■ 需要两个电感。 ■ 电感可以耦合获得零纹波电感电流。
13、电路工作的细节
下面讲解几种拓扑结构的工作细节： ■ 降压调整器：连续导电、临界导电、不连续导电 ■ 升压调整器 (连续导电) ■ 变压器工作 ■ 反激变压器 ■ 正激变压器
14、buck-降压调整器-连续导电
特点： ■ 电感电流连续。 ■ vout是其输入电压 (v1)的均值。 ■ 输出电压为输入电压乘以开关的负荷比 (d)。 ■ 接通时，电感电流从电池流出。 ■ 开关断开时电流流过二极管。 ■ 忽略开关和电感中的损耗, d 与负载电流无关。 ■ 降压调整器和其派生电路的特征是： 输入电流不连续 (斩波), 输出电流连续 (平滑)。
15、buck-降压调整器-临界导电
■ 电感电流仍然是连续的，只是当开关再次接通时 “达到”零，这被称为 “临界导电”。输出电压仍等于输入电压乘以 d。
16、buck-降压调整器-不连续导电
■ 在这种情况下，电感中的电流在每个周期的一段时间中为零。 ■ 输出电压仍然 (始终)是 v1 的平均值。 ■ 输出电压不是输入电压乘以开关的负荷比 (d)。 ■ 当负载电流低于临界值时,d 随着负载电流而变化(而 vout 保持不变)。
17、boost 升压调整器
■ 输出电压始终大于（或等于）输入电压。 ■ 输入电流连续，输出电流不连续（与降压调整器相反）。 ■ 输出电压与负荷比（d）之间的关系不如在降压调整器中那么简单。在连续导电的情况下：
在本例中，vin = 5,vout = 15, and d = 2/3. vout = 15，d = 2/3.
18、变压器工作（包括初级电感的作用）
■ 变压器看作理想变压器，它的初级（磁化）电感与初级并联。
19、反激变压器
■ 此处初级电感很低，用于确定峰值电流和存储的能量。当初级开关断开时，能量传送到次级。
20、forward 正激变换变压器
■ 初级电感很高，因为无需存储能量。 ■ 磁化电流 (i1) 流入 “磁化电感”，使磁芯在初级开关断开后去磁 (电压反向)。
总结
■ 此处回顾了目前开关式电源转换中最常见的电路拓扑结构。 ■ 还有许多拓扑结构，但大多是此处所述拓扑的组合或变形。 ■ 每种拓扑结构包含独特的设计权衡： 1）施加在开关上的电压 2）斩波和平滑输入输出电流 3）绕组的利用率 ■ 选择最佳的拓扑结构需要研究： 1）输入和输出电压范围 2）电流范围 3）成本和性能、大小和重量之比
自制单管FM收音机,FM radio
NPU加速器建模设计(完整版)
华为P40 Pro红旗限量版，将采用华为服务套件限量两百部
新能源车电池寿命是多少_新能源车电池如何保养_新能源车电池报废如何处理
光宝光耦LTV-847崛起，热卖型号
开关电源常见的基本拓扑结构汇总整理
混合信号集成电路测试方法
AI语音识别的感知技术是如何获取的
蓄电池极板硫酸盐化的常见原因
5G赛道正式开启 哪些产业将迎来大利好?
雷迪埃宇航级开关——专为卫星设计的新型开关
服务器数据恢复—EMC存储raid5故障的数据恢复案例
72小时烧制19道工序打磨 OPPO R15陶瓷黑带来3D四曲面设计
高东真：三星已经在智能手机市场占据了10年的领先地位，未来10年还将继续保持这一地位
博帝内存力捧全系列兼容AMD Ryzen
电容式液位传感器的简单介绍
消息称苹果停止自研5G调制解调器，A18 Pro曝光
关于热缩套管的收缩温度的详细说明
低压电力电容器温升异常的影响与处理
魅族Pro7什么时候上市？最新消息：魅族Pro7真机渲染图曝光！获3C认证，双屏颜值逆天强势来袭！