含输出电流补偿支路的Sepic变换器制造技术

一种含输出电流补偿支路的Sepic变换器，包括电感L1、电感L2、电容C1、N沟道MOS管M1、二极管D1、电容Co、输出电流补偿支路和控制器，所述输出电流补偿支路中，当N沟道MOS管M1截止时，通过其端口a从电感L1和电感L2处分流一部分电流用于能量存储；当N沟道MOS管M1导通时，通过其端口b释放能量，为电容Co和负载RL提供电流，所述控制器采用软开关控制器，通过其端口g控制N沟道MOS管M1的开关状态，通过其端口c控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。本发明专利技术具有低输出电压纹波和高效率的特点。

Sepic Converter with Output Current Compensation Branch

【技术实现步骤摘要】
含输出电流补偿支路的Sepic变换器
本专利技术涉及Sepic变换器，尤其是一种含输出电流补偿支路的Sepic变换器，不但输出电压纹波小，而且还可工作在软开关状态，适用于低输出电压纹波和高效率的应用场合。
技术介绍
传统Sepic变换器的输出电流(指流过续流二极管至输出端的电流)是断续的，此特性会导致其输出电压纹波较大。要获得较小的输出电压纹波，通常的办法是加大输出电解电容的容量或着增加滤波器。但是，常见的铝电解电容对脉动电流的耐受能力差，其性能受温度影响严重；常见的滤波器(如：LC滤波器)会降低电路的动态响应速度。因此，考虑为传统Sepic变换器引入输出电流补偿支路，在不增加输出电解电容值的前提下通过补形输出电流来改善输出电压纹波。进一步，可采用软开关控制器，变“硬开关”为“软开关”的工作方式，提升整体电路效率。
技术实现思路
为克服传统Sepic变换器输出电压纹波较大的不足，本专利技术提供一种含输出电流补偿支路的Sepic变换器，目的在于改善输出电压纹波同时提升效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含输出电流补偿支路的Sepic变换器，包括电感L1、电感L2、电容C1、N沟道MOS管M1、二极管D1、电容Co、输出电流补偿支路和控制器，所述电流补偿支路具有端口a、端口b和端口c，所述控制器具有端口g和端口c，直流电源Vi的正端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端同时与N沟道MOS管M1的漏极以及电容C1的一端相连，电容C1的另一端同时与电感L2的一端、输出电流补偿支路的端口a以及二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极同时与输出电流补偿支路的端口b、电容Co的一端以及负载RL的一端相连，负载RL的另一端同时与电容Co的另一端、电感L2的另一端、N沟道MOS管M1的源极以及直流电源Vi的负端相连，输出电流补偿支路的端口c与控制器的端口c相连，控制器的端口g与N沟道MOS管M1的栅极相连；所述输出电流补偿支路中，当N沟道MOS管M1截止时，通过其端口a从电感L1和电感L2处分流一部分电流用于能量存储；当N沟道MOS管M1导通时，通过其端口b释放能量，为电容Co和负载RL提供电流；所述控制器中，通过其端口g控制N沟道MOS管M1的开关状态，通过其端口c控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。进一步，所述输出电流补偿支路的第一种优选方案，所述输出电流补偿支路包括电感La1、N沟道MOS管Ma1、二极管Da1和二极管Da2，电感La1的一端与输出电流补偿支路的端口a相连，电感La1的另一端同时与二极管Da2的阳极以及二极管Da1的阳极相连，二极管Da1的阴极与输出电流补偿支路的端口b相连，二极管Da2的阴极与N沟道MOS管Ma1的漏极相连，N沟道MOS管Ma1的源极与N沟道MOS管M1的源极相连，N沟道MOS管Ma1的栅极与输出电流补偿支路的端口c相连。二极管Da2的作用是屏蔽N沟道MOS管Ma1的体二极管。考虑N沟道MOS管Ma1存在寄生电容，可添加振荡抑制支路，振荡抑制支路包括电容Ca1和电阻Ra1，电容Ca1的一端与二极管Da2的阳极相连，电容Ca1的另一端与电阻Ra1的一端相连，电阻Ra1的另一端与N沟道MOS管Ma1的栅极相连。或者是，所述输出电流补偿支路的第二种优选方案，所述输出电流补偿支路包括电感Lb1、电感Lb2、NPN型BJT管Qb1、电阻Rb1和二极管Db1，电感Lb1的一端与输出电流补偿支路的端口a相连，电感Lb1的另一端与NPN型BJT管Qb1的集电极相连，NPN型BJT管Qb1的发射极同时与N沟道MOS管M1的源极以及电感Lb2的一端相连，电感Lb2的另一端与二极管Db1的阳极相连，二极管Db1的阴极与输出电流补偿支路的端口b相连，NPN型BJT管Qb1的基极与电阻Rb1的一端相连，电阻Rb1的另一端与输出电流补偿支路的端口c相连，电感Lb1和电感Lb2存在耦合关系，电感Lb1的一端和电感Lb2的一端是同名端。因耦合电感Lb1和Lb2的缘故，输出电流补偿支路的第二种优选方案比输出电流补偿支路的第一种优选方案具有更宽的输出电流补偿范围。再或者是，所述输出电流补偿支路的第三种优选方案，所述输出电流补偿支路包括电感Lc1、电感Lc2、N沟道MOS管Mc1、二极管Dc1和二极管Dc2，电感Lc1的一端与输出电流补偿支路的端口a相连，电感Lc1的另一端同时与二极管Dc2的阳极以及电感Lc2的一端相连，电感Lc2的另一端与二极管Dc1的阳极相连，二极管Dc1的阴极与输出电流补偿支路的端口b相连，二极管Dc2的阴极与N沟道MOS管Mc1的漏极相连，N沟道MOS管Mc1的源极与N沟道MOS管M1的源极相连，N沟道MOS管Mc1的栅极与输出电流补偿支路的端口c相连，电感Lc1和电感Lc2存在耦合关系，电感Lc1的一端和电感Lc2的一端是同名端。二极管Dc2的作用是屏蔽N沟道MOS管Mc1的体二极管。考虑N沟道MOS管Mc1存在寄生电容，可添加振荡抑制支路，振荡抑制支路包括电容Cc1和电阻Rc1，电容Cc1的一端与二极管Dc2的阳极相连，电容Cc1的另一端与电阻Rc1的一端相连，电阻Rc1的另一端与N沟道MOS管Mc1的栅极相连。考虑电感Lc1和电感Lc2之间存在漏感，可添加电压尖峰吸收支路，电压尖峰吸收支路包括电阻Rc2、电容Cc2和二极管Dc3，电阻Rc2的一端同时与电感Lc1的一端以及电容Cc2的一端相连，电阻Rc2的另一端同时与电容Cc2的另一端以及二极管Dc3的阴极相连，二极管Dc3的阳极与电感Lc1的另一端相连。输出电流补偿支路的第三种优选方案与输出电流补偿支路的第二种优选方案(Lb2>Lb1)的效果相近。再又或者是，所述输出电流补偿支路的第四种优选方案，所述输出电流补偿支路包括电感Ld1、电感Ld2、N沟道MOS管Md1、二极管Dd1和二极管Dd2，电感Ld1的一端与输出电流补偿支路的端口a相连，电感Ld1的另一端同时与电感Ld2的一端以及二极管Dd1的阳极相连，二极管Dd1的阴极与输出电流补偿支路的端口b相连，电感Ld2的另一端与二极管Dd2的阳极相连，二极管Dd2的阴极与N沟道MOS管Md1的漏极相连，N沟道MOS管Md1的源极与N沟道MOS管M1的源极相连，N沟道MOS管Md1的栅极与输出电流补偿支路的端口c相连，电感Ld1和电感Ld2存在耦合关系，电感Ld1的一端和电感Ld2的一端是同名端。二极管Dd2的作用是屏蔽N沟道MOS管Md1的体二极管。考虑N沟道MOS管Md1存在寄生电容，可添加振荡抑制支路，振荡抑制支路包括电阻Rd1和电容Cd1，电阻Rd1的一端与二极管Dd2的阳极相连，电阻Rd1的另一端与电容Cd1的一端相连，电容Cd1的另一端与N沟道MOS管Md1的栅极相连。考虑电感Ld1和电感Ld2之间存在漏感，可添加电压尖峰吸收支路，电压尖峰吸收支路包括电阻Rd2、电容Cd2和二极管Dd3，电阻Rd2的一端同时与电感Ld2的一端以及电容Cd2的一端相连，电阻Rd2的另一端同时与电容Cd2的另一端以及二极管Dd3的阴极相连，二极管Dd3的阳极与电感Ld2的另一端相连。输出电流补偿支路的第四种优选方案与输出电流补偿支路的第二种优选方案(Lb2<Lb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含输出电流补偿支路的Sepic变换器，其特征在于：所述含输出电流补偿支路的Sepic变换器包括电感L1、电感L2、电容C1、N沟道MOS管M1、二极管D1、电容Co、输出电流补偿支路和控制器，所述电流补偿支路具有端口a、端口b和端口c，所述控制器具有端口g和端口c，直流电源Vi的正端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端同时与N沟道MOS管M1的漏极以及电容C1的一端相连，电容C1的另一端同时与电感L2的一端、输出电流补偿支路的端口a以及二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极同时与输出电流补偿支路的端口b、电容Co的一端以及负载RL的一端相连，负载RL的另一端同时与电容Co的另一端、电感L2的另一端、N沟道MOS管M1的源极以及直流电源Vi的负端相连，输出电流补偿支路的端口c与控制器的端口c相连，控制器的端口g与N沟道MOS管M1的栅极相连；所述输出电流补偿支路中，当N沟道MOS管M1截止时，通过其端口a从电感L1和电感L2处分流一部分电流用于能量存储；当N沟道MOS管M1导通时，通过其端口b释放能量，为电容Co和负载RL提供电流；所述控制器中，通过其端口g控制N沟道MOS管M1的开关状态，通过其端口c控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。...

【技术特征摘要】
1.一种含输出电流补偿支路的Sepic变换器，其特征在于：所述含输出电流补偿支路的Sepic变换器包括电感L1、电感L2、电容C1、N沟道MOS管M1、二极管D1、电容Co、输出电流补偿支路和控制器，所述电流补偿支路具有端口a、端口b和端口c，所述控制器具有端口g和端口c，直流电源Vi的正端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端同时与N沟道MOS管M1的漏极以及电容C1的一端相连，电容C1的另一端同时与电感L2的一端、输出电流补偿支路的端口a以及二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极同时与输出电流补偿支路的端口b、电容Co的一端以及负载RL的一端相连，负载RL的另一端同时与电容Co的另一端、电感L2的另一端、N沟道MOS管M1的源极以及直流电源Vi的负端相连，输出电流补偿支路的端口c与控制器的端口c相连，控制器的端口g与N沟道MOS管M1的栅极相连；所述输出电流补偿支路中，当N沟道MOS管M1截止时，通过其端口a从电感L1和电感L2处分流一部分电流用于能量存储；当N沟道MOS管M1导通时，通过其端口b释放能量，为电容Co和负载RL提供电流；所述控制器中，通过其端口g控制N沟道MOS管M1的开关状态，通过其端口c控制输出电流补偿支路能量存储或释放的工作状态。2.如权利要求1所述的含输出电流补偿支路的Sepic变换器，其特征在于：所述输出电流补偿支路包括电感La1、N沟道MOS管Ma1、二极管Da1和二极管Da2，电感La1的一端与输出电流补偿支路的端口a相连，电感La1的另一端同时与二极管Da2的阳极以及二极管Da1的阳极相连，二极管Da1的阴极与输出电流补偿支路的端口b相连，二极管Da2的阴极与N沟道MOS管Ma1的漏极相连，N沟道MOS管Ma1的源极与N沟道MOS管M1的源极相连，N沟道MOS管Ma1的栅极与输出电流补偿支路的端口c相连。3.如权利要求1所述的含输出电流补偿支路的Sepic变换器，其特征在于：所述输出电流补偿支路包括电感Lb1、电感Lb2、NPN型BJT管Qb1、电阻Rb1和二极管Db1，电感Lb1的一端与输出电流补偿支路的端口a相连，电感Lb1的另一端与NPN型BJT管Qb1的集电极相连，NPN型BJT管Qb1的发射极同时与N沟道MOS管M1的源极以及电感Lb2的一端相连，电感Lb2的另一端与二极管Db1的阳极相连，二极管Db1的阴极与输出电流补偿支路的端口b相连，NPN型BJT管Qb1的基极与电阻Rb1的一端相连，电阻Rb1的另一端与输出电流补偿支路的端口c相连，电感Lb1和电感L...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，张聚，杜树旺，
申请(专利权)人：浙江工业大学之江学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33