隔离型DC-DC拓扑结构介绍

区别于非隔离型开关稳压，在隔离型开关稳压拓扑中，能量是通过相互耦合的磁场元件(变压器)传递，源极与负载仅仅是通过磁场耦合的，所以在输入与输出之间有电隔离。

隔离型 DC-DC 拓扑结构

对隔离型 DC-DC 转换器而言，常用拓扑一般是反激式(Flyback)，正激式(For-ward)和推挽式(Push-pull)这三种。

在这些隔离型转换器中，从输入到输出的能量传递是通过变压器完成的。能量通过相互耦合的磁场元件(变压器)传递，源极与负载仅仅是通过磁场耦合的，所以形成了输入与输出之间的电隔离。与非隔离型转换器一样，稳压的过程是通过 PWM 控制器在反馈回路中调节输出电压实现。

反激式 Flyback

反激式(Flyback)转换器可以把一个较高的输入电压，转换为一个较低的稳定输出电压。当开关 S1 闭合的时候，能量存储在变压器的磁芯中，而当开关 S1 断开的时候，再把能量传递到次级端。其拓扑图如下：

注：图中的开关 S1 实际为电子开关(可为功率 MOS 管)，此处为了易于理解，简化为普通的开关。

各节点的波形曲线：

可以发现，Flyback 与 Buck-Boost 传递公式只相差了 1/N 这个系数。Flyback 的优点在占空比很小的情况下，输出电压可以调得很高，所以很适用于输出高电压的电源。其次，也可以添加多个次级绕组，实现多个输出，且极性可以各不相同，适用于低成本设计。

Flyback 的缺点是，需要谨慎选择变压器气隙磁芯，不应使其进入饱和状态，因为如果磁滞现象很严重的话，会使变压器的效率大幅降低。另外，因峰值电流很高，绕组中的涡电流损耗也是一个问题。这两个问题限制了 Flyback 的实际可操作频率范围。最后当 S1 打开的瞬间，初级绕组上会出现一个很大的感性尖峰，这会对开关场效应管造成很大的压力。

正激式 Forward

正激式 Forward 可根据关于匝数比的函数，生成一个稳定的输出电压。其拓扑图如下：

 

各节点的波形曲线：

相比 Flyback 的区别是，Forward 是连续将能量通过变压器从初级传递到次级的，而不需要将能量储存在变压器的气隙磁芯中。这样一来磁芯不再需要气隙，相应地也不会带来损耗和 EMI 辐射。因为磁滞损耗在 Forward 中不再是哥严重的问题，所以磁芯的电感可以很大，峰值电流可以因此降低，这一来又进一步减小了绕组和二极管中的损耗，也降低了输入输出的纹波电流。

所以，在相同输出功率下，Forward 比 Flyback 效率高，但缺点是成本也相对高，且需要设置一个最小负载以保持不会进入非连续模式，因为在非连续模式下，能量传递的方式是完全不同的。

有源钳位正激式 Active Clamp

推挽式 Push-Pull