高级转换器拓扑的分类以及工作方式

开关模式电源转换器已广泛用于多个领域的现代电子技术，包括工业、商业、公用事业和消费市场。对于基于低功率 DC/DC 转换的应用，大多数现代电源转换是使用三种主要类型的电源转换器完成的——降压、升压和降压-升压。然而，专业应用需要更高级的组合或传统拓扑的增强变体。

高级转换器拓扑

DC/DC 转换器是研究电力电子和能源驱动的一个关键方面，因为它们广泛应用于多种工业应用中。DC/DC 转换技术建立于 1920 年代 ［1］。从那时起，DC/DC 转换技术有了长足的进步。由于两个主要的行业趋势，它们也正在发生重大变化：低电压和高功率密度。这导致全球DC/DC转换器的产量远远超过AC/DC转换器。

DC/DC 转换器的最简单形式是分压器，如变阻器或电位计。但是，它只能传输低于输入电压的输出电压，而且转换效率也很差。一些基本的分压器电路如图 1 所示。

DC/DC 转换器发展的下一步是多象限斩波器。

通信技术的发展推动了DC/DC转换技术的快速发展。在高层次上，DC/DC 转换器已根据其演变分为几代 DC/DC 转换拓扑。它们被归类为不同的转换器系列。根据一些可能不完整的统计数据，在过去的 6 年中，已经开发了 500 多个 DC/DC 转换器原型。

图 1. 基本分压器电路。EETech 的图像属性

DC/DC转换器的分类

经典或传统转换器被归类为第一代转换器。它们通常以单象限模式工作并在低功率范围内工作。其中包括降压、升压和降压-升压等基本转换器，以及一些变压器型转换器。

第二代转换器包括多象限DC/DC转换器，工作在二象限或四象限工作模式。它们在中等输出功率范围内工作，可分为两大类——源自基本第一代转换器的拓扑和基于变压器的拓扑。

第三代转换器基于开关元件转换器形成，并使用电感器或电容器实现，因此称为开关电感器或开关电容器电路。它们以高输出功率范围执行二象限或四象限操作，并具有高功率密度和转换效率的优势。

第四代转换器主要由软开关转换器组成，例如零电流开关 （ZCS） 和零电压开关 （ZVS） 转换器。它们可分为谐振开关转换器、负载谐振转换器、谐振直流链路转换器和高频链路积分半周期转换器。大部分注意力仅集中在谐振开关转换方法上。

第五代转换器包括同步整流器 （SR） 转换器，它们有助于开发计算技术。一般来说，低输出电压和强电流的电源广泛用于通信、工业应用和计算机设备。

第六代转换器由多个储能元件谐振（MER）转换器组成。反过来，这些已根据谐振储能元件进行分类。

图 2 显示了 DC/DC 转换器系列的概要。

图 2. DC-DC 转换器系列。EETech 的图像属性

高阶 DC/DC 转换器工作原理

在降压、升压和降压-升压转换器的情况下，开关和二极管交替打开和关闭。它们通常工作在连续导通模式，电感电流是连续的。一些降压-升压转换器（如 SEPIC 和 Cuk）建立在传统拓扑的基础上，同时提供额外的好处，如减少端子处的电流纹波。还有其他基于变压器的拓扑结构，例如正激转换器、反激转换器、推挽转换器、桥式转换器和 Zeta 转换器 。可以使用基尔霍夫定律等电路分析概念，与基本转换器以及谐振和互感的基本电气原理类似地分析这些。

关键要点

DC/DC 转换器的最简单形式是分压器，如变阻器或电位计。但是，它只能传输低于输入电压的输出电压。

DC/DC 转换器发展的下一步是多象限斩波器。

在高层次上，DC/DC 转换器已根据其演变分为几代 DC/DC 转换拓扑。它们被分类为属于不同的转换器系列。　　

      审核编辑：彭静