工程師們應(yīng)該都知道，任何電子產(chǎn)品都離不開電源的設(shè)計，其中DCDC是使用頻率最高的。因為DCDC模塊整體上具有設(shè)計簡單、開發(fā)周期短、技術(shù)要求偏低、設(shè)計靈活、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，所以非常受到電路設(shè)計人員的青睞，所以說如果能對這個模塊掌握的更加透徹對于工程師們在電路設(shè)計中能起到事半功倍的作用。
1、基本拓?fù)涞挠蓙?/span>
我們把一個電源電路抽象成一個黑盒電路模型，一個電源輸入、一個電源輸出，一個接地端口。對于非隔離電源，輸入輸出電路是共“地”的，所以非隔離電源的這個模型可以簡化為圖 所示的模型。
非隔離電源簡化模型
在所有的拓?fù)渲?，電感的一端需要連接到三個可用直流端之一。另外一個端點通過開關(guān)與電感的另一端連接。開關(guān)和電感的連接點，通過一個續(xù)流二極管與最后剩下的一個端點連接。如此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以形成圖所示的三種基本拓?fù)洹?/span>
開關(guān)電源的三種基本拓?fù)?/span>
熟悉開關(guān)電源的朋友，一眼就認(rèn)出來了，第一個是Buck、第二個是Boost，第三個是Buck-Boost（有的文檔也稱為反極性Boost）。如果電感連接到地，就構(gòu)成了升降壓變換器，如果電感連接到輸入端，就構(gòu)成了升壓變換器。如果電感連接到輸出端，就構(gòu)成了降壓變換器。
我們用排列組合的方式可以有多種方法來構(gòu)造，既含有電感又能為電感電流提供續(xù)流回路的拓?fù)洹?/span>
無用拓?fù)漕愋?：
輸入和輸出之間并沒有公用導(dǎo)線，也就是說輸入與輸出的GND之間有器件。這種情況是不實用的，直接排除了：比如二極管、開關(guān)串聯(lián)在輸入GND和輸出GND的鏈接通路上。在此就不一一列舉了。
無用拓?fù)漕愋?
無用拓?fù)漕愋?：
開關(guān)管、二極管、電感，連接在輸入或者輸出的正負(fù)極之間，這種只會產(chǎn)生短路，不會實現(xiàn)電壓變化。
無用拓?fù)漕愋?
我們熟悉的電路一般是正電壓進行降壓、升壓操作，或者正電壓產(chǎn)生一個負(fù)壓。但是負(fù)電壓降壓、升壓、反極性的拓?fù)湟彩怯械摹５沁@個拓?fù)浔举|(zhì)與正壓變換器本質(zhì)是一樣的。
另外有些隔離電源拓?fù)渚褪峭ㄟ^基本拓?fù)湓黾幼儔浩骰蛘咦兓玫降?，例如反激隔離電源（FlyBack）。
反激隔離電源電路
其他更復(fù)雜的拓?fù)淅纭癇uck+Boost拓?fù)洹薄ⅰ癝EPIC”等都是可以從基本拓?fù)溥M行組合或者演進得來的。人們嘗試使用這些相同的元器件進行了許多其他的組合。大多數(shù)已通過實踐證明實用性不強。
Buck+Boost拓?fù)洌涸撾娐穼uck電路的輸入端和Boost電路的輸出端進行組合，并在中間用一個共用電感結(jié)合起來。
Buck+Boost拓?fù)?/span>
本質(zhì)是用一個降壓“加上”一個升壓，來實現(xiàn)升降壓。SEPIC拓?fù)洌杭闪薆oost和Flyback 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖所示。
SEPIC拓?fù)鋱D
2、開關(guān)電源的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的關(guān)系
根據(jù)上一節(jié)的分析和介紹，我們發(fā)現(xiàn)：我們通過基本約束，可以得到三個基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：第一個是Buck、第二個是Boost，第三個是Buck-Boost。其他的更復(fù)雜的拓?fù)涠际峭ㄟ^基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行重新組合，或者演進得來的。
通過基本拓?fù)渲苯咏M合，形成了三個有實用價值的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：Cuk、Sepic、Zeta。Cuk的本質(zhì)是Boost變換器和Buck變換器串聯(lián)，Sepic的本質(zhì)是Boost和Buck-Boost串聯(lián)，Zeta可以看成Buck和Buck-Boost串聯(lián)。但是里面有些細(xì)節(jié)按照電流的方向在演進的過程中調(diào)整了二極管的方向，兩極串聯(lián)拓?fù)涔?jié)省了復(fù)用的器件。通過這樣串聯(lián)和演進，產(chǎn)生了新的三個電源拓?fù)?，如圖所示。
同時，如果我們把同步Buck拓?fù)浯?lián)同步Boost可以形成四開關(guān)Buck-Boost拓?fù)?，如圖所示。
利用變壓器代替電感，可以把Boost演進為一個新拓?fù)銯lyBack即反激變換器（反激的公式來看又是很像Buck-Boost，這里變壓器不同于電感，也有說法會說反激是Buck-Boost變過來的）。
我們可以把Buck電路的開關(guān)通過一個變壓器進行能量傳遞，就形成正激變換器。將兩個正激變換器進行并聯(lián)，可以形成推挽拓?fù)?。正激的變壓器，是直接輸送能量過去，而不是像反激變壓器那樣傳遞能量，大家可以關(guān)注一下變壓器的方向。
反激、正激、推挽拓?fù)涞难葸M
根據(jù)我們上述的分析，所有的拓?fù)涠伎梢酝ㄟ^基本拓?fù)溥M行組合、演進而來。全景圖，如圖所示。
