DC/DC开关电源学习笔记（二）开关电源的分类

根据变换方式，电源产品有下列四大类；
（1）：第一大类：AC/DC开关电源；
（2）：第二大类：DC/DC开关电源；
（3）：第三大类：DC/AC开关电源；
（4）：第四大类：AC/AC开关电源。
鉴于传统，目前只将前两类称为开关电源，而将后两类分别称为逆变器和变频器。

在国内，还将这四类电源产品合称为电力电子产品。

实际上对上述四类产品，相对精确的称呼应该是电源产品或功率变换产品。

所以作为开关电源主要为 AC/DC和DC/DC两大类。 作为二次电源的DC/DC变换器现已实现模块化， 且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可。但一次电源AC/DC， 因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到了较为复杂的技术问题和工艺制造问题。

1.DC/DC类开关电源

DC/DC 类开关电源是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波器。斩波器的工作方式有两种：

一是脉宽调制方式 T 不变,改变频率调制方式 t(通用)；
二是频率调制方式t不变而改变 T(易产生干扰)。其具体的电路有以下几类：

①Buck 电路–降压斩波器,其输出平均电压 U。小于输入电压 Uo,极性输出相同；

②Boost 电路–升压斩波器,其输出平均电压 U。大于输入电压 Up,极性输出相同；

③Buck-Boost 电路–降压-升压斩波器,其输出平均电压 U。大于或小于输入电压 Uo,极性输出相反,电感传输；

④Cuk 电路–降压或升压斩波器,其输出平均电压 U。大于或小于输入电压 Up，极性输出相反,电容传输。

当今软开关技术使得 DC/DC 变换器发生了质的飞跃。美国 VICOR 开关电源公司设计制造的多种 ECI软开关 DC/DC 变换器,其最大输出功率有 300W、600W、800W 等，相应的功率密度为 6.2W/cm3、10W/cm3、17W/cm3,效率为 80% -90%。日本 Nemic Lambda公司最新推出的一种采用软开关技术的高频开关电源模块 RM 系列,其开关频率为 200~300kHz,功率密度已达到 27W/cm3,采用同步整流器(MOSFET 代替肖特基极管),使整个电路效率提高到 90%。

2.AC/DC变换器

AC/DC变换器是将交流变换为直流， 其功率电流流向可以是双向的。 功率电流流向负载的变换称为“ 整流”， 功率电流由负载传输回电源的称为“ 有源逆变”。

AC/DC变换器按电路的结线方式可分为半波电路和全波电路； 按电路的控制特点可分为不可控、半控和全控三类；按电源相数可分为单相、三相和多相；按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限和四象限。

3.电路结构分类

开关电源按照电路结构主要分为以下几种：
①按驱动方式分,有自励式和他励式；

②按 DC/DC 变换器的工作方式分,有单端正励式和反励式、推挽式、半桥式、全桥式、降压式、升压式和升降压式等；

③按电路组成分,有谐振型和非谐振型；

④按控制方式分,有脉冲宽度调制(PWM)式:脉冲频率调制(PFM)式和 PWM 与PFM 混合式；

⑤按电源是否隔离和反馈控制信号耦合方式分,有隔离式、非隔离式和变压器耦合式、光电耦合式等。

以上这些方式的组合可构成多种方式的开关型稳压电源。因此,设计者需根据各种方式的特征进行有效地组合,制作出满足需要的高质量开关型稳压电源。

4.功率开关管分类

①晶体管；

②晶闸管；

③MOSFET 管；

④IGBT 型开关电源。

5.电路拓扑分类

①Buck 降压；

②Boost 升压；

③Buck-Boost 降压-升压；

④Flyback 反激；

⑤Forward 正激；

⑥Two-Transistor Forward 双晶体管正激；

⑦Push-Pull 推挽；

⑧Half Bridge 半桥；

⑨Full Bridge 全桥；

⑩SEPIC；

⑪C’uk。