電源拓撲從入門到精通
如題，拓撲重要嗎？相當重要！ 看看招聘廣告：精通各種拓撲或精通XXX拓撲，客氣點的說熟悉各種拓撲，還有的列出一些拓撲名稱要求精通等等。有些工程師能力很強，看到這樣的要求不免英雄氣短，確實精通各種拓撲的不多見，招聘單位列出這樣那樣的拓撲其實自己未必清楚有什麼用，只是假裝很厲害的樣子。 真要精通各種拓撲，沒有五年八年的時間基本不可能。很多搞電源設計的做個兩三年基本也就「精通」一二種拓撲而已，最多的就是反激、反激還是反激。什麼原邊反饋（PSR）啦、準諧振（QR）等等也還是反激，好一點的多了一種正激（說到這裡有些工程師大概心裡已經不服氣了）。 現在好了，你想在短時間內精通各種拓撲嗎？你想今後看到什麼要求精通拓撲之類的招聘廣告再也不會氣餒嗎？如果想的話請不要錯過本帖。本帖將在二個月內把你從對拓撲朦朦朧朧帶到精通，怎麼樣？心動吧！心動就請積極參與本帖互動，兩個月後你就可以媲美你們公司的什麼老工程師、與你公司裏的同事交流那底氣也足、簡歷中可以用粗體字寫「精通各種拓撲」。
真有這麼神奇？不管你信不信反正我信了。 說得好像在做電視購物廣告一樣，呵呵。帖子廣告做得好，不如帖子內容好（很熟悉的廣告語吧？不過可惜了，那廣告再也聽不見了）。 有任何謬論之處歡迎拍磚，你可以把我貶得一無是處但不歡迎粗話髒話，這樣與論壇精神不符。 長話短說，什麼是拓撲？
什麼是拓撲？
說到什麼是拓撲相信不少人「愛在心頭口難開」，似乎知道但好像很難用語言來表達。其實拓撲一詞來源於數學，在數學上拓撲「Topology」 指的是一種現代幾何學，研究的是點、線、面的相互連接關係，比如下面這個是一種拓撲：
在計算機網路方面拓撲一詞用得也非常之多，比如像這樣：
或這樣：
開關電源也不例外，開關電源各種元器件的連接或相互關係也是一種網路，這種元器件的特定的連接關係就稱為拓撲，換句話說，拓撲是元器件的一種特定連接關係。 那麼開關電源有多少種拓撲？估計沒人知道。
基本拓撲就那麼三種，Buck、Boost、Buck-Boost（Flyback），但也有資料上把基本拓撲分為兩種的，不過本人還是比較傾向於分為三種。 先把三種基本拓撲混個臉熟吧。如圖，注意二極體、三極體、電感的相對位置，注意Buck-Boost=Flyback
為何採用開關電源？ 答案很簡單，效率高損耗小。效率高必定損耗小，或損耗小必定效率高，因此說「效率高損耗小」一半是廢話。 我們從簡單的線性穩壓電源說起，如圖：
Vin = 輸入電壓 Vout = 輸出電壓 Rs = 可調串聯電阻 Is = 分流電路 RL 負載 假設我們保持Rs不變，於是為了保持輸出電壓不變則Is需不斷調整，負載重則Is減小，負載輕則Is加大，沒有負載時Is最大，所有損耗都在Rs上，這很常見，我們稱為並聯型穩壓電路。 如果換一種思路，去掉Is分流電路，由Rs根據負載變化不斷調整阻值以保持輸出不變，這就構成了串聯型穩壓電源。廣泛使用的三端穩壓器就屬於串聯型穩壓電源。 在串聯型穩壓電源電路中，如果Rs為零則損耗為零，如果Rs為無窮大則損耗同樣為零，開關電源的思路由此產生，於是人們想到用半導體器件代替Rs並且工作於開關狀態通過輸出端增加電感電容濾波來保持輸出不變，由此開關電源誕生了。
開關電源總是從Buck起步，我們也不例外，精通了Buck原理就基本就精通了開關電源原理，好像有點誇張了。不管怎麼樣，Buck是基礎，弄清原理是必須的。 Buck什麼意思？
降壓！又叫Step-down。如果你去查什麼英漢字典，你會發現Buck一詞的解釋似乎與降壓毫不相干，不管了，記住就是了。 再次認識一下Buck，記住三節點中電感在輸出端。
但以後凡看到電感輸出便可知道是Buck電路，再複雜的電路也逃不掉基本規律。我們看一下MC34063集成開關穩壓器，一顆古老的晶元，由於性能卓越一直在應用。看看這個接法構成什麼拓撲？
不難看出，電感 L 接在輸出端，因此是降壓電路，或者說是Buck電路，又或者說是Buck拓撲，都是一個意思。哈哈，以後看到其他集成開關穩壓器一眼就能看出是不是Buck。
記住Buck輸出電壓公式：對於CCM： Vout = Vin * D， D——佔空比
DCM的公式就不要記了，挺複雜的，而且對幫助理解Buck沒什麼用處，用到時再查資料不遲。
看一下Buck拓撲波形圖，雖然分析波形圖是很枯燥的事，但是是必須的，強打起精神也要看一看。
結合上面兩個圖可以看出： Q1導通，電感兩端電壓為Vin - Vout，總輸入電流呈線性上升（電感電流不能突變），電感電流與輸入電流一樣線性上升。 Q1關斷，電感電壓反向，（想一想為何？）輸入電流為零，電感電流線性下降。 上面的波形圖有兩個特點： 1）輸入電流斷續，電感電流連續 2）電感電流最小時不為零，這種電感電流不為零稱為連續導通也就是我們常說的CCM模式（Continue Conduct Mode） 如果上面兩個圖看懂了，那麼恭喜你，你入門了。怎麼樣，入門很簡單吧。哈，這是對初學者說的哦，高手定然不屑一笑。
那麼是不是真的都入門了呢，不見得，我們來看看簡單的佔空比問題，我們知道，如下波形的佔空比為：D= t/T
但是這樣的波形是不是也有佔空比？有的話怎麼定義？又怎麼計算？
還有這個呢？
看似問題簡單估計能說得出的寥寥無幾了。
關於佔空比 (duty cycle) 的定義，我們參考Wikipedia（維基百科），他是這樣定義的： Duty cycle: In an ideal pulse train, i.e. , one having rectangular pulses, the ratio of the pulse duration to the pulse period. 即，理想脈衝序列中，其中單個矩形脈衝，其脈衝持續時間和脈衝週期的比值就是佔空比。 這個沒問題，大家都沒有異議，那麼什麼是脈衝呢？他是這樣解釋的： Pulse: A rapid, transient change in the amplitude of a signal from a baseline value to a higher or lower value, followed by a rapid return to the baseline value. 也就是說，脈衝是這麼一個波形：幅值從基準值到一定高度或到一定的低度然後回復到基準值非常快。實際上就是不計上升級下降時間。 那麼什麼是脈衝持續時間呢： Pulse duration: In a pulse waveform, the interval between (a) the time, during the first transition, that the pulse amplitude reaches a specified fraction (level) of its final amplitude, and (b) the time the pulse amplitude drops, on the last transition, to the same level. Note: The interval between the 50% points of the final amplitude is usually used to determine or define pulse duration, and this is understood to be the case unless otherwise specified. 其他都不用看，只看這一句：Note: The interval between the 50% points of the final amplitude is usually used to determine or define pulse duration 就是說，脈衝的持續時間是以幅值的上升沿50% 到下降沿50%來計算。也就是說三角波的佔空比是50%應該是沒有問題的。
考慮上升沿的波形，從50%的位置算起，如下圖所示：
鋸齒波的佔空比 = 50%
我們繼續。 MOS管導通時的電流流向，注意電感兩端電壓方向，二極體D1此時是截止的，如圖，這個不難理解，權當複習：
MOS管關閉時電流流向。MOS管關閉後電路中MOS管等於開路，電流流向如下圖，注意電感兩端電壓反向了（為何？），此時D1導通，起到續流的作用，因此叫續流二極體。
輸出電流是多大呢？看看波形便知：
至此，如果以上部分都理解了，再次恭喜你，你已入了二道門了，當然離精通還是有距離的，敬請關注，有任何問題務必提出，精通拓撲已是指日可待了。
CCM模式已見識過了，那麼還有BCM和DCM是怎麼一會事呢？其實也不難理解，如圖是BCM模式，什麼特點？電感電流最小剛好到下邊界（邊界 = Boundary）因此稱為BCM（Boundary Continuous Mode）。
DCM模式也很好理解，如圖。電感電流是斷續的（斷續 = Discontinuou），因此稱為DCM（Discontinuous Continuous Mode）
Buck入門到此為止，Boost拓撲即將開始。
Boost拓撲快要開始啦，我們先來看看幾個基本概念，如下圖，請選擇 a，b，c，d。各位看看如選？
a）左面灌電流右面拉電流 b）左面灌電流右面灌電流 c）左面拉電流右面灌電流 d）左面拉電流右面拉電流
a）左面灌電流右面拉電流 b）左面灌電流右面灌電流 c）左面拉電流右面灌電流 d）左面拉電流右面拉電流
我們下期揭曉答案哦~！
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