直流电源变换器 直流变换器有哪些分类

根据输入和输出之间是否存在电气隔离，DC转换器可以分为两类:没有电气隔离的称为非绝缘DC转换器，有电气隔离的称为隔离DC转换器。

根据所使用的有源功率器件的数量，非隔离DC变换器可以分为三种类型:单管、双管和四管。单管DC变换器有六种，分别是降压变换器、升压变换器、降压/双向变换器、Cuk变换器、Zeta变换器和Sepic变换器。在六个单晶体管转换器中，降压转换器和升压转换器是最基本的，另外四个是从它们派生出来的。双管DC变换器包括两个串联的buck/tk 0st变换器。全桥DC-DC变换器是一种常用的四管DC-DC变换器。

隔离式DC转换器也可以根据使用的有功功率器件数量进行分类。单管有两种类型:正向和反激式。双管有四种类型:双晶体管正激变换器、双晶体管反激变换器、推挽式通信器和半桥变换器。四管DC-DC变换器是一种全桥变换器。

隔离变换器可以实现输入和输出之间的电气隔离，这通常是通过变压器实现的。变压器本身具有变压的功能，有利于扩大变换器的应用范围。变压器的应用也便于实现不同电压的多路输出或同一电压的多路输出。

当功率开关管的电压和电流配额相同时，转换器的输出功率通常与使用的开关管数量成正比，因此四管转换器的输出功率最大，而单管转换器的输出功率最小。

没有隔离的转换器可以与具有隔离的转换器结合，以获得单个转换器不具有的特性。

根据能量转移，有两种DC转换器:单向和双向。具有双向功能的充电器在电源正常的情况下给电池充电，一旦电源中断，可以将电池电源返回电网进行短期应急供电。用于DC电机控制的转换器也是双向的，在电机工作时将电能从电源传输到电机，在制动时将电机的电能反馈到电源。

DC变换器也可以分为自激型和独立控制型。借助转换器本身的正反馈信号实现开关管的自持周期开关的转换器称为自激转换器，Royer转换器是典型的推挽自激转换器。单独控制DC变换器中开关装置的控制信号由特殊的控制电路产生。

根据开关管的开关条件，DC变换器可分为硬开关和软开关。硬开关DC变换器的开关器件在承受电压或流动电流的情况下导通或关断电路，因此在导通或关断过程中有很大的损耗，即所谓的开关损耗

在变换器工作状态不变的情况下，开关一次的损耗也是一定的，所以开关频率越高，开关损耗越大。同时，在开关过程中会引起电路分布电感和寄生电容的振荡，带来额外的损耗，因此硬开关DC-DC变换器的开关频率不宜过高。在开关过程中，软开关直流变压器的开关管不是零电压开关就是零电流开关。

这种开关模式可以显著降低开关过程中的开关损耗和振荡，并可以大大提高开关频率，从而为转换器的小型化和模块化创造条件。功率场效应晶体管(MOSFET)是一种开关速度很高的多子器件，但它也有很大的寄生电容。关断时，其寄生电容在外部电压的作用下充满电。如果该电荷在开启之前没有放电，它将在器件内部消耗，这就是容性开启损耗。

为了减少甚至消除这种损耗，功率场效应管应采用零电压导通模式(ZVS)。绝缘栅双极晶体管(IGBT)是一种复合器件，由于关断过程中的电流拖尾，导致关断损耗很大。如果通过IGBT的电流在关断之前减小到零，开关损耗可以显著减小。因此，IGBT应采用零电流(ZCS)关断模式。

零电压关断IGBT也可以降低关断损耗，但零电流导通MOSFET不能降低容性导通损耗。谐振变换器、准谐振变换器(QRC)、多谐振变换器(脉冲变换器)、ZVS脉宽调制变换器、零电流脉宽调制变换器和零电压变换。过渡(ZVT)脉宽调制转换器和零电流过渡(ZCT)擦除转换器都是软开关DC转换器。电力电子器件和零开关变换器电路拓扑的发展促进了高频电力电子技术的诞生。

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