根据4.1节的分析和介绍,通过三个基本组件得到三个基本拓扑结构:第一个是Buck,第二个是Boost,第三个是Buck-Boos(t 有的文档也称为反极性Boost),如图4.8所示。
图4.8 从三个基本组件到三种基本拓扑
通过基本拓扑直接组合,又可形成三个有实用价值的新拓扑结构:Cuk、SEPIC、Zeta。Cuk的本质是Boost变换器和Buck变换器串联,SEPIC的本质是Boost和Buck-Boost串联,Zeta可以看成Buck和Buck-Boost串联。但是在演进的过程中有些细节按照电流的方向进行了调整,比如调整了二极管的方向,在两个基础拓扑之间通过电容耦合开关信号。两个串联的拓扑进行组合,有些节省了复用的器件。通过这样串联、耦合和演进,产生了新的三开关的电源拓扑,如图4.9所示。
同时,如果我们把一个同步Buck拓扑(两个开关管)与一个同步Boos(t 两个开关管)串联,可以形成四开关Buck-Boost拓扑,如图4.10所示。
图4.9 基础拓扑演进出Cuk、Sepic、Zeta拓扑
图4.10 基础拓扑演进出四开关Buck-Boost拓扑
利用变压器代替电感,可以把Boost演进为一个新拓扑FlyBack,即反激变换器(从反激的公式来看又很像Buck-Boost,这里变压器不同于电感,也有些说法认为反激是Buck-Boost变过来的)。
我们可以把Buck电路的开关通过一个变压器进行能量传递,就形成Forword,也就是正激变换器,如图4.11所示。反激式开关电源在控制开关接通期间不向负载提供功率输出,仅在控制开关关断期间才把存储能量转化成反向电动势向负载提供输出。而正激式开关电源是在控制开关接通期间向负载提供功率输出,在控制开关关断期间存储能量向负载提供输出。正激是开关管导通时,传输能量;反激是开关管关断时,传输能量。
将两个正激变换器进行并联,可以形成推挽拓扑,如图4.12所示。
图4.12 推挽拓扑的演进
根据我们上述的分析,所有的拓扑都可以通过基本拓扑进行组合、演进而来。全景图如图4.13所示。
图4.13 电源拓扑的演进全景图