一种改进型输出零纹波变换器制造技术

本实用新型专利技术提供一种改进型输出零纹波变换器，通过辅助电压电路输出辅助电压给绕组Na，使辅助电压产生的磁通对绕组NL上电流的影响抵消掉绕组Np磁通的变化对绕组NL上电流的影响，最终可实现全输入电压范围内输出零纹波；该辅助电压电路的输入两端分别连接变换器的输入电压Vin的正端和输入电压Vin的负端；本实用新型专利技术简化了辅助电压电路的输入电压，使辅助电压电路的输入端只连接变换器的输入电压，并且改变了辅助电压电路中两个开关管的控制信号，使得可以实现全输入电压范围输出零纹波。当功率级输入电压范围较宽时，所需外加绕组的辅助电压不随功率级的输入电压变化，且可在全输入电压范围内实现输出零纹波。

An improved output zero ripple converter

【技术实现步骤摘要】
一种改进型输出零纹波变换器
本技术涉及一种改进型输出零纹波变换器及其控制方法。
技术介绍
随着技术的进步，传统型开关变换器已不能完全满足电源设计的更高需求，针对输出电压纹波这一指标，现有基本变换器通常采用加大输出电容容量来减小输出电压纹波，从而达到使输出电压纹波满足指标要求的目的。输出电压纹波产生的本质是由于输出端磁性元器件两端的电压有变化，进而引起电流波动所致，因此，若是能够减小这部分电流波动，则可以减小输出电容容值且使输出电压纹波为零，从而可减小开关电源负载端的噪声干扰。陈乾宏在论文《输出纹波最小化有源箝位正激磁集成变换器》中提出了磁集成ACF变换器，可将正激变换器中的电感与变压器集成到一个磁芯上，该集成方案对固定的输入电压和输出电压下可以实现输出零纹波。另外，专利申请号为201810381956.9的专利技术专利《一种输出零纹波变换器》中设计了一种四磁柱变压器，提出了一种可实现全输入电压范围内输出零纹波磁集成电路方案。现有方案实现全输入电压范围内输出零纹波的技术方案仍存在不足之处，在专利申请号为201810381956.9的两个实施例中，外加在辅助绕组上的电压为或者从式中可以看出，外加绕组上的辅助电压Vax随着输出电压Vo或者输入电压Vin的变化而变化。当输入电压在较宽范围内变化时，外加绕组的辅助电压需要根据不同的输入电压进行调整才可实现输出零纹波，进而将会导致辅助电压电路处的功耗在一定范围内变化，用于产生外加绕组辅助电压的采样/运算电路会复杂一些，具有一定的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本技术解决的技术问题是克服现有方案的不足，提出一种改进型电路方案，当功率级输入电压在较宽的范围内变化时，外加绕组的辅助电压不随功率级的输入电压变化。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：首先，本方案所采用变压器磁芯形状仍为专利申请号为201810381956.9的《一种输出零纹波变换器》中的四磁柱变压器，在增加的磁柱上添加一绕组，在绕组上加入固定电压，让添加的辅助电压产生的磁通抵消原来磁通对输出电流纹波的影响，使得可以实现输出零纹波。一种改进型输出零纹波变换器，包括主功率级电路、输出整流滤波电路和辅助电压电路；所述的主功率级电路包括一变压器、开关管Q1、开关管Q2、开关管SR1、开关管SR2、电容Cr；所述的变压器有4根磁柱，分别为磁柱1、磁柱2、磁柱3和磁柱4；磁柱1上绕制绕组Np和绕组Ns，磁柱2上绕制绕组Na，磁柱3上没有绕组，磁柱4上绕制绕组NL；输入电压Vin的正端分别与绕组Np的同名端和电容Cr的负端相连，绕组Np的异名端分别与开关管Q1的漏极和开关管Q2的源极相连，开关管Q1的源极与输入电压Vin的负端相连；开关Q2的漏极与电容Cr的正端相连；绕组Ns的同名端分别与绕组NL的同名端和开关管SR2的漏极相连，绕组NL的异名端与输出整流滤波电路的正端相连，开关管SR2的源极和开关管SR1的源极与输出整流滤波电路的负端相连，开关SR1的漏极与绕组Ns的异名端相连；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极连接外部驱动信号；所述的辅助电压电路输出辅助电压给绕组Na，使辅助电压产生的磁通对绕组NL上电流的影响抵消掉绕组Np磁通的变化对绕组NL上电流的影响，最终可实现全输入电压范围内输出零纹波；所述的辅助电压电路包括降压/线性稳压器电路U1、电容Ca、开关管S3和开关管S4；降压/线性稳压器电路U1正向输出端与绕组Na的同名端、电容Ca的负端相连，电容Ca的正端与开关管S4的漏极相连；开关管S4的源极分别与开关管S3的漏极、绕组Na的异名端相连；开关管S3的源极与降压/线性稳压器电路U1的负向输出端相连，并且连接到输入电压Vin的负端；开关管S3的栅极和开关管S4的栅极连接外部驱动信号；降压/线性稳压器电路U1的正向输入端和负向输入端作为辅助电压电路的输入端分别连接输入电压Vin的正端和输入电压Vin的负端；开关管Q1的驱动信号与开关管Q2的驱动信号互补；开关管Q1的驱动信号与开关管S3的驱动信号、开关管SR1的驱动信号相同；开关管Q2的驱动信号与开关管S4的驱动信号、开关管SR2的驱动信号相同。一种改进型输出零纹波变换器的另一种方案，包括主功率级电路、输出整流滤波电路和辅助电压电路；所述的主功率级电路包括一变压器、开关管Q1、开关管Q2、二极管D1、二极管D2、电容Cr；所述的变压器有4根磁柱，分别为磁柱1、磁柱2、磁柱3和磁柱4；磁柱1上绕制绕组Np和绕组Ns，磁柱2上绕制绕组Na，磁柱3上没有绕组，磁柱4上绕制绕组NL；输入电压Vin的正端分别与绕组Np的同名端和电容Cr的负端相连，绕组Np的异名端分别与开关管Q1的漏极和开关管Q2的源极相连，开关管Q1的源极与输入电压Vin的负端相连；开关管Q2的漏极与电容Cr的正端相连；绕组Ns的同名端分别与绕组NL的同名端和二极管D2的阴极相连，绕组NL的异名端与输出整流滤波电路的正端相连，二极管D2的阳极和二极管D1的阳极与输出整流滤波电路的负端相连，二极管D1的阴极与绕组Ns的异名端相连；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极连接外部驱动信号；所述的辅助电压电路输出辅助电压给绕组Na，使辅助电压产生的磁通对绕组NL上电流的影响抵消掉绕组Np磁通的变化对绕组NL上电流的影响，最终可实现全输入电压范围内输出零纹波；所述的辅助电压电路包括降压/线性稳压器电路U1、电容Ca、开关管S3和开关管S4；降压/线性稳压器电路U1正向输出端与绕组Na的同名端、电容Ca的负端相连，电容Ca的正端与开关管S4的漏极相连；开关管S4的源极分别与开关管S3的漏极、绕组Na的异名端相连；开关管S3的源极与降压/线性稳压器电路U1的负向输出端相连，并且连接到输入电压Vin的负端；开关管S3的栅极和开关管S4的栅极连接外部驱动信号；降压/线性稳压器电路U1的正向输入端和负向输入端作为辅助电压电路的输入端分别连接输入电压Vin的正端和输入电压Vin的负端；开关管Q1的驱动信号与开关管Q2的驱动信号互补；开关管Q1的驱动信号与开关管S3的驱动信号相同；开关管Q2的驱动信号与开关管S4的驱动信号相同。以上两种方案中的输出整流滤波电路包括电容Co和电阻R，电容Co的正端连接电阻R的一端并作为输出整流滤波电路的正端；电容Co的负端连接电阻R的另一端并作为输出整流滤波电路的负端。一种改进型输出零纹波变换器的控制方法，应用了上述的改进型输出零纹波变换器，通过设置驱动信号，使开关管Q1的驱动信号与开关管S3的驱动信号、开关管SR1的驱动信号相同；开关管Q2的驱动信号与开关管S4的驱动信号、开关管SR2的驱动信号相同；再通过设置辅助绕组Na与绕组Ns、电感绕组NL与绕组Ns的匝比关系，使得加载在磁柱3两端的电压与加载在磁柱4两端的电压相等，即保证通过磁柱3与磁柱4的电感电流变化率相等，从而使磁柱3和磁柱4的电流变换率相互抵消，实现电感电流“零纹波”，输出电压零纹波。本技术所提的改进型方案，克服了现有开关变换器不足，使得辅助电压电路的输入电压只连接到输入电压的两端，且通过改变开关管S3和开关管S4的驱动信号控制方式，在有效参数条件的控制下，解决了中国专利申请号为201810381956.9的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进型输出零纹波变换器，包括主功率级电路、输出整流滤波电路和辅助电压电路；所述的主功率级电路包括一变压器、开关管Q1、开关管Q2、开关管SR1、开关管SR2、电容Cr；所述的变压器有4根磁柱，分别为磁柱1、磁柱2、磁柱3和磁柱4；磁柱1上绕制绕组Np和绕组Ns，磁柱2上绕制绕组Na，磁柱3上没有绕组，磁柱4上绕制绕组NL；输入电压Vin的正端分别与绕组Np的同名端和电容Cr的负端相连，绕组Np的异名端分别与开关管Q1的漏极和开关管Q2的源极相连，开关管Q1的源极与输入电压Vin的负端相连；开关Q2的漏极与电容Cr的正端相连；绕组Ns的同名端分别与绕组NL的同名端和开关管SR2的漏极相连，绕组NL的异名端与输出整流滤波电路的正端相连，开关管SR2的源极和开关管SR1的源极与输出整流滤波电路的负端相连，开关SR1的漏极与绕组Ns的异名端相连；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极连接外部驱动信号；所述的辅助电压电路输出辅助电压给绕组Na，使辅助电压产生的磁通对绕组NL上电流的影响抵消掉绕组Np磁通的变化对绕组NL上电流的影响，最终可实现全输入电压范围内输出零纹波；所述的辅助电压电路包括降压/线性稳压器电路U1、电容Ca、开关管S3和开关管S4；降压/线性稳压器电路U1正向输出端与绕组Na的同名端、电容Ca的负端相连，电容Ca的正端与开关管S4的漏极相连；开关管S4的源极分别与开关管S3的漏极、绕组Na的异名端相连；开关管S3的源极与降压/线性稳压器电路U1的负向输出端相连，并且连接到输入电压Vin的负端；开关管S3的栅极和开关管S4的栅极连接外部驱动信号；其特征在于：降压/线性稳压器电路U1的正向输入端和负向输入端作为辅助电压电路的输入端分别连接输入电压Vin的正端和输入电压Vin的负端；开关管Q1的驱动信号与开关管Q2的驱动信号互补；开关管Q1的驱动信号与开关管S3的驱动信号、开关管SR1的驱动信号相同；开关管Q2的驱动信号与开关管S4的驱动信号、开关管SR2的驱动信号相同。...

【技术特征摘要】
1.一种改进型输出零纹波变换器，包括主功率级电路、输出整流滤波电路和辅助电压电路；所述的主功率级电路包括一变压器、开关管Q1、开关管Q2、开关管SR1、开关管SR2、电容Cr；所述的变压器有4根磁柱，分别为磁柱1、磁柱2、磁柱3和磁柱4；磁柱1上绕制绕组Np和绕组Ns，磁柱2上绕制绕组Na，磁柱3上没有绕组，磁柱4上绕制绕组NL；输入电压Vin的正端分别与绕组Np的同名端和电容Cr的负端相连，绕组Np的异名端分别与开关管Q1的漏极和开关管Q2的源极相连，开关管Q1的源极与输入电压Vin的负端相连；开关Q2的漏极与电容Cr的正端相连；绕组Ns的同名端分别与绕组NL的同名端和开关管SR2的漏极相连，绕组NL的异名端与输出整流滤波电路的正端相连，开关管SR2的源极和开关管SR1的源极与输出整流滤波电路的负端相连，开关SR1的漏极与绕组Ns的异名端相连；开关管Q1的栅极和开关管Q2的栅极连接外部驱动信号；所述的辅助电压电路输出辅助电压给绕组Na，使辅助电压产生的磁通对绕组NL上电流的影响抵消掉绕组Np磁通的变化对绕组NL上电流的影响，最终可实现全输入电压范围内输出零纹波；所述的辅助电压电路包括降压/线性稳压器电路U1、电容Ca、开关管S3和开关管S4；降压/线性稳压器电路U1正向输出端与绕组Na的同名端、电容Ca的负端相连，电容Ca的正端与开关管S4的漏极相连；开关管S4的源极分别与开关管S3的漏极、绕组Na的异名端相连；开关管S3的源极与降压/线性稳压器电路U1的负向输出端相连，并且连接到输入电压Vin的负端；开关管S3的栅极和开关管S4的栅极连接外部驱动信号；其特征在于：降压/线性稳压器电路U1的正向输入端和负向输入端作为辅助电压电路的输入端分别连接输入电压Vin的正端和输入电压Vin的负端；开关管Q1的驱动信号与开关管Q2的驱动信号互补；开关管Q1的驱动信号与开关管S3的驱动信号、开关管SR1的驱动信号相同；开关管Q2的驱动信号与开关管S4的驱动信号、开关管SR2的驱动信号相同。2.一种改进型输出零纹波变换器，包括主功率级电路、输出整流滤波电路和辅助电压电路；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋亚亚，王志燊，钟天明，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44