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스위칭 전원 공급 장치의 다양한 토폴로지 특성
2022-03-17 1316



  

  1,기본 명사
공통 기본 토폴로지   
■벅 벅스 
■부스트 부스트   
■벅-부스트 벅-부스트
■플라이백 플라이백 
■순방향 여자
■2-트랜지스터 포워드 더블 트랜지스터 포워드
■푸시풀 푸시풀
■하프 브리지 하프 브리지
■풀 브리지 풀 브리지   
■세픽 
■C'uk
   
   기본 펄스 폭 변조 파형이러한 토폴로지는 모두 스위칭 회로와 관련이 있습니다.

   의 기본 펄스폭 변조 파형은 다음과 같이 정의됩니다.


    2,책임 


   특성
■ 입력을 더 낮은 전압으로 줄이십시오.
■ 아마도 가장 간단한 회로일 것입니다.
■ 인덕터/커패시터 필터는 스위칭 후 구형파를 평활화합니다.
■ 출력은 항상 입력보다 작거나 같습니다.
■ 입력 전류는 불연속적입니다(초핑).
■ 출력 전류를 원활하게 합니다.

    3, 부스트


특성
■ 입력을 더 높은 전압으로 높입니다.
■ 스텝다운과 동일하나 인덕터, 스위치, 다이오드가 재배열됩니다.
■ 출력비는 항상 입력비보다 크거나 같습니다.(다이오드의 순방향 전압 강하를 무시합니다.)
■ 부드러운 입력 전류.
■ 불연속 출력 전류(초핑).   

4, 벅 부스트


    특성
■ 인덕터, 스위치, 다이오드의 다른 배치방법.
■ 벅 및 부스트 회로의 단점을 결합합니다.
■ 입력 전류는 불연속적입니다(초핑).
■ 출력 전류도 불연속적입니다(초핑).
■ 출력은 항상 입력과 반대이지만(커패시터의 극성에 유의) 진폭은 입력보다 작거나 클 수 있습니다.
■ "플라이백" 컨버터는 실제로 벅-부스트 회로 절연(변압기 커플링) 형태입니다.   

5、플라이백


  특성
■ 벅-부스트 회로처럼 작동하지만 인덕터에는 두 개의 권선이 있으며 변압기와 인덕터 역할을 모두 수행합니다.
■ 출력은 코일과 다이오드의 극성에 따라 양(+) 또는 음(-)이 될 수 있습니다.
■ 출력 전압은 변압기의 권선비에 따라 입력 전압보다 크거나 작을 수 있습니다.
■ 이것은 가장 간단한 분리형 토폴로지입니다.
■ 2차 권선 및 회로를 추가하여 다중 출력을 얻을 수 있습니다.   

6, 앞으로


   특성
■ 강압 회로의 변압기 결합 형태.
■ 불연속적인 입력 전류와 원활한 출력 전류.
■ 트랜스포머를 사용하기 때문에 출력이 입력보다 크거나 작을 수 있으며 극성도 무관합니다.
■ 2차 권선 및 회로를 추가하여 다중 출력을 얻을 수 있습니다.
■ 변압기 코어는 각 스위칭 주기마다 자기를 제거해야 합니다. 일반적인 관행은 1차 권선과 동일한 권수로 권선을 추가하는 것입니다.
■ 스위치 온 단계 동안 1차 인덕터에 저장된 에너지는 스위치 오프 단계 동안 추가 권선과 다이오드를 통해 방출됩니다.   

7. XNUMX-트랜지스터 포워드


    특성
■ 두 개의 스위치가 동시에 작동합니다.
■ 스위치가 꺼지면 변압기에 저장된 에너지가 1차측의 극성을 반전시켜 다이오드를 켭니다.
■ 주요 장점
■ 각 스위치의 전압은 입력 전압을 초과하지 않습니다.
■ 와인딩 트랙을 재설정할 필요가 없습니다.  

  8、푸시-풀


   특성
■ 스위치(FET)는 다양한 위상을 구동하고 펄스 폭 변조(PWM)를 수행하여 출력 전압을 조정합니다.
■ 두 반주기 모두에서 변압기 코어-전력 전송의 우수한 활용률.
■ 전파 토폴로지이므로 출력 리플 주파수가 변압기의 두 배입니다.
■ FET에 인가되는 전압은 입력 전압의 2배입니다.   

9、하프 브리지


    특성
■ 고전력 컨버터의 토폴로지 구조는 매우 일반적으로 사용됩니다.
■ 스위치(FET)는 다양한 위상을 구동하고 펄스 폭 변조(PWM)를 수행하여 출력 전압을 조정합니다.
■ 두 반주기 모두에서 변압기 코어-전력 전송의 우수한 활용률. 그리고 1차 권선의 활용률이 푸시풀 회로의 활용률보다 좋습니다.
■ 전파 토폴로지이므로 출력 리플 주파수가 변압기의 두 배입니다.
■ FET에 인가되는 전압은 입력 전압과 동일합니다.   

10、풀 브리지


   특성
■ 가장 일반적으로 사용되는 고전력 변환기 토폴로지입니다.
■ 스위치(FET)는 대각선 쌍 형태로 구동되며, 출력 전압을 조절하기 위해 펄스 폭 변조(PWM)가 수행됩니다.
■ 두 반주기 모두에서 변압기 코어-전력 전송의 우수한 활용률.
■ 전파 토폴로지이므로 출력 리플 주파수가 변압기의 두 배입니다.
■ FET에 인가되는 전압은 입력 전압과 동일합니다.
■ 주어진 전력에서 1차 전류는 하프 브리지의 절반입니다.   

11,SEPIC 단일 종단 1차 인덕터 컨버터


   특성
■ 출력 전압은 입력 전압보다 높거나 낮을 수 있습니다.
■ 부스트 회로와 마찬가지로 입력 전류는 부드럽지만 출력 전류는 불연속적입니다.
■ 에너지는 커패시터를 통해 입력에서 출력으로 전달됩니다.
■ 두 개의 인덕터가 필요합니다.   

12、C'uk(Slobodan C'uk의 특허)


    특성
■ 출력 반전
■ 출력 전압의 진폭은 입력 전압의 진폭보다 크거나 작을 수 있습니다.
■ 입력 전류와 출력 전류가 모두 원활합니다.
■ 에너지는 커패시터를 통해 입력에서 출력으로 전달됩니다.
■ 두 개의 인덕터가 필요합니다.
■ 인덕터를 결합하여 제로 리플 인덕터 전류를 얻을 수 있습니다.   

13,순회 작업의 세부 사항
    아래에서 여러 토폴로지의 작업 세부정보를 설명하세요.
■ 벅 레귤레이터:
연속 전도
임계 전도성
불연속 전도
■ 부스트 레귤레이터(연속 전도)
■ 변압기 운전
■ 플라이백 변압기
■ 순방향 변압기   

14、Buck-降压调整器-连续导电


■ 인덕터 전류는 연속적입니다.
■Vout은 입력전압(V1)의 평균값입니다.
■ 출력전압은 입력전압에 스위치의 부하율(D)을 곱한 값입니다.
■ 스위치를 켜면 인덕터 전류가 배터리 밖으로 흐릅니다.
■ 스위치가 꺼지면 다이오드에 전류가 흐릅니다.
■ 스위치와 인덕터의 손실을 무시하면 D는 부하 전류와 아무 관련이 없습니다.
■ 벅 조정기 및 파생 회로의 특징은 다음과 같습니다.입력 전류는 불연속적(쵸핑)이고 출력 전류는 연속적(평활화)입니다.  

  15,벅-벅 레귤레이터에 중요한 전도


   ■ 인덕터 전류는 여전히 연속적이지만 스위치를 다시 켜면 0에 "도달"합니다.이것을 "임계 전도"라고 합니다.출력 전압은 여전히 ​​입력 전압에 d를 곱한 것과 같습니다.

    16,벅-벅 레귤레이터-불연속 전도


■ 이 경우 인덕터의 전류는 각 사이클의 일정 시간 동안 0입니다.
■ 출력 전압은 여전히 ​​(항상) v1의 평균값입니다.
■ 출력전압은 입력전압에 스위치의 부하율(D)을 곱한 값이 아닙니다.
■ 부하 전류가 임계값보다 낮으면 부하 전류에 따라 D가 변경됩니다(Vout은 동일하게 유지됨).   

17,부스트 레귤레이터


■ 출력 전압은 항상 입력 전압보다 크거나 같습니다.
■ 연속 입력 전류 및 불연속 출력 전류(벅 레귤레이터와 반대).
■ 출력 전압과 부하율(D) 사이의 관계는 벅 레귤레이터만큼 간단하지 않습니다. 연속 전도의 경우:


   이 예에서는 Vin = 5, Vout = 15, D = 2/3입니다. Vout = 15, D = 2/3.

    18,변압기의 작동(1차 인덕터의 기능 포함)


   ■ 변압기는 이상적인 변압기로 간주되며, 1차(자화) 인덕턴스는 1차와 병렬로 연결됩니다.

    19,플라이백 변압기


   ■ 여기서 1차 인덕턴스는 매우 낮으며 이는 피크 전류와 저장 에너지를 결정하는 데 사용됩니다. 1차 스위치가 꺼지면 에너지가 2차 스위치로 전달됩니다.

    20,순방향 변환기 변압기


■ 에너지를 저장할 필요가 없기 때문에 1차 인덕턴스가 높습니다.
■ 자화 전류(i1)는 XNUMX차 스위치가 꺼진 후 "자화 인덕터"로 흘러 자기 코어를 감자(역전압)시킵니다.  

  21,개요
■ 여기서는 스위칭 전력 변환에서 가장 일반적인 회로 토폴로지를 검토합니다.
■ 그 밖에도 다양한 토폴로지가 있지만 대부분은 여기에 설명된 토폴로지를 조합하거나 변형한 것입니다.
■ 각 토폴로지에는 고유한 설계 장단점이 있습니다.스위치에 가해지는 전압그리고 입력 및 출력 전류를 자르고 평활화합니다.권선 활용률
■ 최상의 토폴로지를 선택하려면 조사가 필요합니다.그리고 입력 및 출력 전압 범위.
현재 범위
그리고 성능, 크기 및 무게에 대한 비용의 비율입니다.




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