开关电源交流电网络拓扑结构。

开关量可以分为交流开关电源和交流交流开关电源两种，它们是按输出量区分的，交流交流开关电源输出交流电流，交流开关电源输出直流电源，这里详细介绍交流开关电源。随着电子产品的发展，交流电开关电源由于其高效性，在很多场合取代线性稳压电源而被广泛采用。

与一般的线性稳压电源相比，交流电开关电源的成本要高得多，但是在一些特殊的场所却比较简单，甚至基本只用开关电源，比如变压和极性反转等。开关电源还可以分为保护型和非保护型两种，保护型的选择是通过改变输入输出之间的电气隔离来实现，而保护型的开关电源还可以帮助实现多通道工作电压不同或多通道工作电压相同的输出。

AC开关电源结构繁琐，设计方案和剖析都有比较特别的一套基本原理和方法，这里重点详细介绍6种基本的无保护交流电开关电源的结构形式及其特点，以便于选择适用场合。

理想假设：为了帮助分析，通常假定下面的理想情况都存在。

一、理想的电子元件：开关元件管Q和D的导通和闭合时间为零，通态工作电压为零，断路电流为零。

电感器和电容器都是理想的无损耗储能技术元件，并且电源开关频率高于LC的串联谐振。

在一个电源开关周期的时间内，输入的工作电压保持不变。

四、在一个电源开关周期内，输出电压有较小的谐波畸变，但可感觉到基本保持不变，数值Vo。

5.路线特性阻抗不包括在内。

6.SPWM100%的高效性

BuckSPWM：也称为降压型SPWM，是一种多管无保护交流电SPWM，其输出电压低于输入工作电压。

在图中，Q是开关管，它的驱动工作电压通常是PWM(PulsewidthmodulaTIon脉宽调制)数据信号，它的数据信号周期时间是Ts，数据信号频率是f=1/Ts，通断时间是Ton，闭合时间是Toff，它的周期Ts=Ton+Toff,pwm占空率是Dy=Ton/Ts。

桶SPWM有两种基本工作方式：

ConTInuouscurrentmode)：电感器电流连续方式，输出滤波电感Lf的电流连续大于零。

电感元件：电感元件以时断时续的方式工作，在开关管路闭合期间有一段时间电流为零。

1.1基本关联与CCM：

1.3DCM时的基本关联：

该模型可分为两种典型状态：

输入工作电压Vin不变，输出电压Vo变位，常用于马达调速，或为电瓶的恒流电池充电。

输入工作电压Vin转换，输出电压Vo稳定，即普通电源开关，可调稳压电源。

1.3感应器电流临界值的延续界限：

1.3.1当输入工作电压稳定不变时：Vin=const。

当Vin=const时可以绘制BuckSPWM外部特性曲线图：

图上虚线是感应器电流持续性临界值的边界，内虚线是电流间歇区，外虚线是电流连续性区。

理想情况下，只有pwm占空比Dy才能确定电流时断时区输出电压。在具体的供电电路中，由于电子器件的非理性化，BuckSPWM的外部特性在电感器电流的连续区域内也会减小，即Io增大，Vo减小。为了保持Vo不变，在Io提升过程中适当增加pwm占空比Dy。

1.3.2当输出电压稳定不变时：Vo=const。

可以在Vo=const中绘制BuckSPWM的标幺特征曲线图：

图上虚线是电感器电流延续临界值的边界，右上方是电流延续区，左下方是电流中断区。

当感应器的电流量处于临界值时，若负荷增加，则进入电流持续工作的区域；若负荷减少，则进入电流中断的区域。

如果负载不变，降低了输入工作电压Vin，为了使Vo不变，应该增加Dy，同时进入电流连续区。

BoostSPWM：也称为变压型SPWM，是一种多管无保护交流电的SPWM，其输出电压高于输入工作电压。

Switch管道Q也是一种PWM操作方法，但是较大的 pwm占空率Dy一定是受限制的，不允许在Dy=1的情况下工作。感应器Lf在输入端，称为变压感应器。另外，BoostSPWM还有CCM和DCM两种工作方式。

2.1基本关联与CCM：

Q通断为电感器Lf储存能量的技术环节，此时开关电源不向负荷提供动能，负荷靠储存在电容器Cf的动能来维持工作；Q闭合时，开关电源和电感器互相向负荷供电系统供电，此时电容器Cf电池充电。SPWM必须接负荷，否则会被持续的动能送到负荷端，然后Vo继续上升，从而破坏。

2.3DCM时的基本关联：

即使当电流量时断时续时， 输入工作电压Vin不会发生变化，为了更好地保持输出电压Vo稳定，也要根据负荷电流量的不同，调整pwm占空率。

2.3感应器电流临界值的延续界限：

2.3.1当输入工作电压稳定不变时：Vin=const。

2.3.2当输出电压稳定不变时：Vo=const

2.3.3电感器电流量临界持续时间界限图：上侧为电感器电流量连续区，下侧为时间中断区。

在开关管Q通断期间，存储在电感器Lf中的电磁能量，在Q截止期内全部基于二极管D迁移到输出端，假设SPWM不接输入电阻，或电阻过大，必使Vo继续上升，因此如果没有工作电压闭环控制调整，BoostSPWM就不能在输出端工作。

Buck/BoostSPWM：也称为升降压压型SPWM，是一种多管不保护交流电SPWM，输出电压可小于或高过输入工作电压，但其输出电压的旋光性与输入工作电压相反。可以认为，Buck/BoostSPWM是BuckSPWM与BoostSPWM之间的串联，合拼了开关管。

同时，Buck/BoostSPWM有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也可用于PWM的操作。

3.1CCM时的基本关联：

Q通断电时，负荷由电容Cf供电，Q通断电时，Q通断电时，L通断电时，L通断时，L通断时，L通断。

3.3DCM时的基本关联：

3.3感应器电流临界值的延续界限：

3.3.1当输入工作电压稳定不变时：Vin=const。

3.3.2当输出电压稳定不变时：Vo=const

3.3.电感器电流临界持续时间界限图：上侧为电感器电流量连续区，下侧为时间中断区。

由于这种SPWM的输出和电感器的电流量不同，因此两者的界限也不同，输出电流量Io的边界线在电感器电流量的正下方，因为Io只是电感器电流量的一部分。

CukSPWM：美国加州理工学院SlobodanCuk明确提出要改进Buck/Boost改进的多管无保护交流电SPWM，在I/O端有电感器，能明显地减少输入和输出电流的波动，同样地，与输入工作电压相反地，与输出电压相反地，与输出电压相反地，与输出电压相反地，可小于或高于输入工作电压。可以认为，CukSPWM是BoostSPWM与BuckSPWM之间的串联，合拼了开关管。

切换管Q也用于PWM操作。另外，CukSPWM还具有CCM和DCM两种工作方式，但并非指电感器的电流量，而是指通过二极管的电流持续或断断续续地持续。如果二极管电流量在一个电源开关周期内持续超过零，则在开关管Q的截止时间(1-Dy)Ts期间，二极管电流量将持续超过零；如果二极管电流量在一段时间内为零，则在电流量持续超过零时，二极管电流量将持续超过零；如果t=Ts期间，二极管电流量刚刚下降到零，则在电流临界值将持续超过零。

在CukSPWM中有两个电感器，既能无藕合，也能有藕合，藕合电感器能进一步降低喝水的电流脉动。

解析时提升假设：耦合电容C1容量很大，SPWM恒定工作时，C1的工作电压基础保持稳定。

4.1CCM时的基本关联：

在CukSPWM中，开关电源的动能要经过3次转换才能达到负载。首先是Q截止器，L1型电感器的储能技术得到改进，电磁能量转换为磁截止器；其次是Q截止器，L1型电感器的电磁能量转换为C1型；第三是Q截止器，C1型电感器的电磁能量转换为L2型电感器和电容器Cf。实际上，前两个和前三个转换都是额外进行的。

两个电感器在CukSPWM中每年的电流增长和下降速度只与电压、电压和自身电感器大小有关。确定了感应器的两个电流大小，分别为Vin/L1和Vin/L2，而两个电流的年增长率仅与Vo有关，分别为Vo/L1和Vo/L2。

4.3二种感应器具有藕合感应器：

假设L1、L2两个电感器绕在同一个变压器铁芯上，

那么2个感应器彼此间的藕合，除了自感之外还有互感M，一般用耦合系数k来表示藕合程度：

藕合体可以进一步减少输入电流的脉动量和输出电流的脉动量。

ZetaSPWM：具有两个电感器和耦合电容的多管不保护交流电SPWM，其输出电压与输入工作电压相同。可以将ZetaSPWM视为Buck/BoostSPWM与BuckSPWM的串联，并将开关管合二为一。

开关管Q是感应器的输出，所以 输出的电流量脉动饮料不大，开关管Q也采用PWM控制的方法。

分析时假定耦合电容C1容量很大，当SPWM恒定工作时，C1工作电压基础保持稳定。

SepicSPWM：具有两个电感器和耦合电容的多管不保护交流电SPWM，其输出电压与输入工作电压相同。可以认为，SepicSPWM是BoostSPWM与Buck/BoostSPWM之间的串联，并将开关管合在一起。

电感器输入的SepicSPWM，因此 输入的电流量脉动饮料不大，开关管Q也可用于PWM操作。

分析时假定耦合电容C1容量很大，当SPWM恒定工作时，C1工作电压基础保持稳定。