1.4电源拓扑概览

前面我们已经提到了

我们在选择一个开关电源拓扑的时候

所需要注意到各种电气的

以及非电气的一些特点

那么我们接下来就对我们整个

开关电源拓扑做一个简单的一个概论

那么首先我们先来看看

如果我们要设计一个开关电源

我们一个简单的流程

首先是第一个，先做一个系统的一个分析

比如说我们得到了一个系统的设计需求之后呢

我们对整个系统就知道了它的整体的需求

那么根据这个需求之后呢

我们就要做一个开关电源拓扑的一个选择

那么这个就是我们今天着重要讲的

这个也就是我们开关电源设计的第一步

电源拓扑的选择

那么电源拓扑的选择确定了之后呢

我们就可以根据这个电源拓扑

它本身的一些所具有的一些特性

那么就选择我们要用到

这个拓扑里面的一些器件

比如说开关管，比如说电容还有电感

那么它们的值那么它们的选择就可以确定下

那么确定了这个这种器件的值之后呢

我们就可以进行一个原理图的设计

设计原理图呢，就包括要使我们的

原理图满足我们整个电源系统的要求

包括系统的要求

然后得到了整个完整的一个电路图之后呢

就可以得到我们系统的

整个的一个物料的一个成本

那么得到了物料成本清单之后呢

其实在这个时候，我们还可以需要根据对

我们整个系统的一些特性最终做一个验证

那么这个时候我们就可以用一个

仿真 SPICE 的一个仿真

对我们现有的那个原理图做一个仿真

就是验证一下我们现有设计出的电路

是否能够满足我们系统的一个整体的设计要求

包括一些动态的，一些静态的一个要求

那么确定我们的设计能够满足要求之后呢

我们可以就是根据

我们设计出来的一个原理图做一个 PCB

一些 layout 的一个设计就是制版

那么 PCB layout 做完之后呢

我们可以把文件发给工厂

然后生产 PCB 板，然后做加工

最后呢我们从工厂那里得到一个工程样机

得到这个工程样机之后呢

我们就是在实验室进行一些调试优化

然后最终就得到一个最终的一些那个测试板

就是说最终的一个工程样机

所以说这个就是我们一个典型的

一个开关电源的一个设计流程

那么最重要的第一步就是一个电源拓扑的选择

那么对于电源拓扑的选择的话

我们就需要注意到

第一个就是说需要对整个电源拓扑

有一个比较明确的一个概念

所以说我们这里会对这个

整个电路拓扑做一个明确的一个概览

首先我们来看这个非隔离这一块

非隔离这个这一块呢，我们一个重要特点

就是输入输出都是一个共地的

那么对于这个非隔离拓扑的话，我们有几种

一种是 Buck 电路，它就是说

这是一个共地的，只是做降压的一个变换器

那么 Boost 电路，这也是一个共地的

但是只能做一个升压的一个变换器

那么第三类就是 BuckBoost 、SEPIC

还有Zeta电路，它们都是既可以

作升压又可以做降压的电路

那么它就比较适合于输入电压与输出电压

都是在一个比较宽的范围之内

或者是说我们输出电压是在输入电压之内的

比如说有可能是大于它输入电压

也可能是低于输入电压

这个时候就比较适合用这种升降压的电路

那么最后一类就是

Inverting BuckBoost 电路，或者是Cuk电路

这种就是说一个很重要的特点就是

它的输出电压会跟输入电压的电压极性会相反

所以说如果系统里面会要求

输出电压跟输入电压反极的话

我们就会考虑到用这两个拓扑

那么对于隔离的这种拓扑来说

隔离拓扑也有一些不同类型的

根据它的那个特点，比如说有一些 FlyBuck

也有 Flyback 的，就是反激电路

反激电路呢，又根据我们的工作模式不同

有 DCM/CCM 的，有准谐振的

也有那个有些钳位反激的

那么也有双管反激的

那么对另外还有一些正激电路

有单端正激也有一个双管正激

还有是像那些 PushPull 这种双端的

这个电路的话，有电源馈有电流馈

甚至还有 Weinberg 这种变换器

那么更复杂进一步的话

或者是相对于一些功率更大的电源的话

我们可以考虑到用半桥或者全桥这种电路

这个都是对于整个隔离这一块的话

就是说我们都有各种各样的那个电源拓扑

需要根据我们整个系统的设计要求

来选择一个合适的一个电路结构

前面我们已经提到了

我们在选择一个开关电源拓扑的时候

所需要注意到各种电气的

以及非电气的一些特点

那么我们接下来就对我们整个

开关电源拓扑做一个简单的一个概论

那么首先我们先来看看

如果我们要设计一个开关电源

我们一个简单的流程

首先是第一个，先做一个系统的一个分析

比如说我们得到了一个系统的设计需求之后呢

我们对整个系统就知道了它的整体的需求

那么根据这个需求之后呢

我们就要做一个开关电源拓扑的一个选择

那么这个就是我们今天着重要讲的

这个也就是我们开关电源设计的第一步

电源拓扑的选择

那么电源拓扑的选择确定了之后呢

我们就可以根据这个电源拓扑

它本身的一些所具有的一些特性

那么就选择我们要用到

这个拓扑里面的一些器件

比如说开关管，比如说电容还有电感

那么它们的值那么它们的选择就可以确定下

那么确定了这个这种器件的值之后呢

我们就可以进行一个原理图的设计

设计原理图呢，就包括要使我们的

原理图满足我们整个电源系统的要求

包括系统的要求

然后得到了整个完整的一个电路图之后呢

就可以得到我们系统的

整个的一个物料的一个成本

那么得到了物料成本清单之后呢

其实在这个时候，我们还可以需要根据对

我们整个系统的一些特性最终做一个验证

那么这个时候我们就可以用一个

仿真 SPICE 的一个仿真

对我们现有的那个原理图做一个仿真

就是验证一下我们现有设计出的电路

是否能够满足我们系统的一个整体的设计要求

包括一些动态的，一些静态的一个要求

那么确定我们的设计能够满足要求之后呢

我们可以就是根据

我们设计出来的一个原理图做一个 PCB

一些 layout 的一个设计就是制版

那么 PCB layout 做完之后呢

我们可以把文件发给工厂

然后生产 PCB 板，然后做加工

最后呢我们从工厂那里得到一个工程样机

得到这个工程样机之后呢

我们就是在实验室进行一些调试优化

然后最终就得到一个最终的一些那个测试板

就是说最终的一个工程样机

所以说这个就是我们一个典型的

一个开关电源的一个设计流程

那么最重要的第一步就是一个电源拓扑的选择

那么对于电源拓扑的选择的话

我们就需要注意到

第一个就是说需要对整个电源拓扑

有一个比较明确的一个概念

所以说我们这里会对这个

整个电路拓扑做一个明确的一个概览

首先我们来看这个非隔离这一块

非隔离这个这一块呢，我们一个重要特点

就是输入输出都是一个共地的

那么对于这个非隔离拓扑的话，我们有几种

一种是 Buck 电路，它就是说

这是一个共地的，只是做降压的一个变换器

那么 Boost 电路，这也是一个共地的

但是只能做一个升压的一个变换器

那么第三类就是 BuckBoost 、SEPIC

还有Zeta电路，它们都是既可以

作升压又可以做降压的电路

那么它就比较适合于输入电压与输出电压

都是在一个比较宽的范围之内

或者是说我们输出电压是在输入电压之内的

比如说有可能是大于它输入电压

也可能是低于输入电压

这个时候就比较适合用这种升降压的电路

那么最后一类就是

Inverting BuckBoost 电路，或者是Cuk电路

这种就是说一个很重要的特点就是

它的输出电压会跟输入电压的电压极性会相反

所以说如果系统里面会要求

输出电压跟输入电压反极的话

我们就会考虑到用这两个拓扑

那么对于隔离的这种拓扑来说

隔离拓扑也有一些不同类型的

根据它的那个特点，比如说有一些 FlyBuck

也有 Flyback 的，就是反激电路

反激电路呢，又根据我们的工作模式不同

有 DCM/CCM 的，有准谐振的

也有那个有些钳位反激的

那么也有双管反激的

那么对另外还有一些正激电路

有单端正激也有一个双管正激

还有是像那些 PushPull 这种双端的

这个电路的话，有电源馈有电流馈

甚至还有 Weinberg 这种变换器

那么更复杂进一步的话

或者是相对于一些功率更大的电源的话

我们可以考虑到用半桥或者全桥这种电路

这个都是对于整个隔离这一块的话

就是说我们都有各种各样的那个电源拓扑

需要根据我们整个系统的设计要求

来选择一个合适的一个电路结构