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次，磁芯利用率高。而在相同的功率下，磁芯利用率和磁芯体积是相关的，磁芯利用率越大，磁芯体积越小。若将反激式、正激式这两种拓扑用到大功率开关电源上，在变压器的设计中，将需要采用体积很大的磁芯。基于磁芯利用率的限制，反激式、正激式拓扑较适用于小功率开关电源。
图2-3 反激式（连续电流下）磁芯工作状态 图2-4 正激式磁芯工作状态
图2-5 推挽、半桥、全桥磁芯工作状态
接着，从开关器件的电压应力、电流应力和变压器制作三方面来对比，从推挽、半桥和全桥中选取适合大功率开关电源的拓扑。
（1）推挽式拓扑
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图 2-6 所示为推挽式拓扑的原理图，理想情况下，开关管V1、V2 所要承受的最大电压为输入电压 Ui的两倍，即：
(2-1) UV1?UV2?2Ui而次级整流二极管 D1、 D2 所要承受的最大反向电压为：
W2UD1?UD2?2Ui W1(2-2)
推挽式拓扑变压器初级、次级均需要中间抽头，这样大大增加了变压器的制作难度，特别对于大功率开关电源的变压器来说更是如此。
图2-6 推挽式拓扑
（2）半桥式拓扑
图 2-7 所示为半桥式拓扑的原理图，理想情况下，开关管V1、V2 所要承受的最大电压与输入电压Ui 相等，即：
V1V2i
U?U?U（2-3）
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高频变压器输入电压幅值仅为直流输入电压Ui的一半，即：
1 （2-4） UAB?Ui2图2-7 半桥式拓扑
（3）全桥式拓扑
图2-8 所示为全桥式拓扑的原理图，理想情况下，开关管V1、V2 、V3 、V4 所要承受的最大电压与输入电压Ui相等，即：
UV1?UV2?UV3?UV4?Ui
(2-5)
而次级整流二极管 D1、 D2 所要承受的最大电压为：
W2UD1?UD2?2Ui (2-6) W1
高频变压器输入电压幅值等于直流输入电压Ui，即：
UAB?Ui （2-7）
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图2-8 全桥式拓扑
由上述对三种双向磁化拓扑的讨论可知，推挽式拓扑中的开关管电压应力比半桥式、全桥式拓扑大一倍。而大功率开关电源一般采用三相输入，直流母线上的电压约为537伏。对于具有如此高的直流母线电压的大功率开关电源来说，推挽式拓扑在开关管电压应力上的缺点是致命的，此外其变压器需要初级中间抽头结构也为变压器的制作带来困难，所以推挽式拓扑不是十分适合大功率开关电源。而半桥式拓扑和全桥式拓扑的开关管的电压应力一样，但是由于半桥式拓扑高频变压器输入电压只有全桥式拓扑的一半，所以在同等输出的功率下，半桥式拓扑的输入电流是全桥式拓扑的2倍，开关管的电流应力是也是全桥式拓扑的2倍。所以尽管全桥式拓扑的驱动电路复杂、成本高，但是当功率大到一定程度，开关器件的电压和电流额定值、磁性元件的体积成为开关电源功率增大的瓶颈时，全桥式拓扑成为大功率开关电源较为合适的选择。
2.2.2 DC-DC 变换器次级整流拓扑
在开关电源中常用的次级整流拓扑有[3]：全波整流、全桥整流和倍流整流。下面详细分析这三种不同整流拓扑的工作，以确定各种整流拓扑的适用情况。
（1）全波整流拓扑
如图2-9 所示，对于全波整流拓扑，当高频变压次级电压Vs为正时，二极管D1导通、D2截止，二极管D1、滤波电感L、电容C和负载R构成回路。此时
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滤波电感两端电压为正，电感电流线性增长，处于储能状态。当高频变压器两端电压为零时，次级绕组电压也为零，此时初级绕组电流为零，而次级由于滤波电感的存在需要通过D1、D2 进行续流，由于二极管 D1、D2 两个续流回路理论上是对称的，二极管 D1、D2同时导通且各通过滤波电感电流的一半。此时输出电压加在滤波电感两端，电感两端电压为负，电感电流线性下降，电感处于能量释放状态。当高频变压器次级电压V 为负时，二极管D2 导通、D1 截止，二极管D2、滤波电感 L、电容C 和负载 R 构成回路。此种状态下，除了通过电流的绕组和二极管不一样外，其他的工作状态与高频变压器次级电压Vs为正时的情况相同。全波整流各点波形如图2-10 所示。
图2-9 全波整流拓扑
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