开关电源分类及特点分析

目前开关电源的种类很多，从工作性质来分，可分为“硬开关”和“软开关”两种。所谓硬开关，是指电子脉冲、外加控制信号强行对电子开关进行“通”和“断”，而与电子开关自身流过的电流以及两端施加的电压无关。显然，开关在接通和关断期间是有电流、电压存在的，因此这种工作方式是有损耗的。但是它比其他变换电源的控制形式简单得多，成本也较低，所以硬开关在很多地方仍然在应用，如脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）器就属于硬开关。目前，很多开关电源都用PWM来控制。另一类叫做软开关，电子开关在零电压下导通，在零电流下关断。可见，电子开关是在“零状态”下工作的，所以理论上它的损耗为零，软开关对浪涌电压、脉冲尖峰电压的抑制能力很强，其工作频率可以提高到5MHz以上，开关电源的重量和体积则可进行更大的改变。为了实现零电压“通”和零电流“断”，我们常采用谐振的方法。从电子理论可知道，谐振就是容抗等于感抗，总的电抗为零，电路中的电流为无穷大。如果正弦波电压加到并联的电感回路上，这时电感上的电压就为无穷大。利用谐振电路可实现正弦波振荡，当振荡到零时，电子开关导通，称之为零电压导通（Zero Voltage Switching，ZVS）。同样，流过电子开关的电流振荡到零时，电子开关关断，称之为零电流关断（Zero Current Switching，ZCS）。总之，电子开关具有零电压导通、零电流关断的外部条件，这种变换器称为准谐振变换器。它是在脉宽调制器上附加谐振网络而形成的，固定电子开关导通时间，通过调整振荡频率，最终使电路产生谐振，从而获得准谐振变换器的模式。准谐振变换器开关电源的输出电压不随输入电压的变化而变化，它的输出电流也不随用电负载的变化而变化，这种开关电源的主变换器依靠开关频率来稳定输出参数，我们称之为调频开关电源。调频开关电源没有脉冲调制开关电源那么容易控制，再加上准谐振电路电压峰值高，开关所受到的应力大，目前还没有得到广泛应用。

DC/DC变换类型是开关电源变换的基本类型，它通过控制开关通断时间的比例，用电抗器与电容器上蓄积的能量对开关波形进行微分平滑处理，从而更有效地调整脉冲的宽度及频率。从输入、输出有无变压器隔离来说，DC/DC变换分为有变压器隔离和没有变压器隔离两类。每一类有6种拓扑，即降压式（Buck）、升压式（Boost）、升压-降压式（Buck-Boost）、串联式（Cuk）、并联式（Sepic）以及塞达式（Zata）。按激励方式分，有自激式和他激式两种。自激式包括单管式和推挽式，他激式包括脉冲调频式（PFM）、脉冲调宽式（PWM）、脉冲调幅式（PAM）和脉冲谐振式（RSM）4种，我们用得最多的是脉冲调宽式变换器。脉冲调宽式变换器有以下几种：正激式（Forward Converter Mode）、反激式（Feed-back Converter Mode）、半桥式（Half Bridge Mode）、全桥式（Overall Bridge Mode）、推挽式（Push Draw Mode）和阻塞式（Ringing Choke Converter）等6种。(www.xing528.com)

按谐振方式分，有串联谐振式、并联谐振式和串并联谐振式；按能量传递方式分，有连续模式和不连续模式两种。凡是以脉冲宽度来调制的电子开关变换器都叫PWM变换器。