一种基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC-DC电源结构制造技术

本发明专利技术属于电源供电技术领域，为基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC‐DC电源结构，其Sepic变换结构包括输入直流电源、电感L1、电容C4、电感L3、二极管D1、开关管及蓄能滤波电容C2；在电容C4和二极管D1的串联节点插入相串联的二极管D5、D4，D5阳极与D1阳极连接，D4阴极连接到电感L1和电容C4的串联节点；在D5和D4的串联节点接入相串联的滤波电容C1和整流二极管D2；在C1和D2的串联节点接入相串联的二极管D3、电感L2以及蓄能滤波电容C3，D3阴极与C1连接，并从C3两端引出负电压的两个输出端。本发明专利技术不需要额外增加开关管或者开关控制芯片，电路结构简单，成本低，具有比较强的电流输出能力，而且电流脉动还比较小，正负电压几乎对称。

A DC-DC power supply structure with positive and negative output based on Sepic and single tube can be lifted and pressed

The invention belongs to the technical field of power supply, and is a DC-DC power supply structure with a single-transistor boost-buck positive and negative output based on Epic. The Sepic conversion structure comprises an input DC power supply, an inductor L1, a capacitor C4, an inductor L3, a diode D1, a switching transistor and a storage filter capacitor C2; and a series-connected node of capacitor C4 and a diode D1 is inserted into a series-connected node. D5, D4, D5 anodes are connected to D1 anodes, D4 cathodes are connected to series nodes of inductance L 1 and capacitance C4, filtered capacitors C1 and rectifier diode D2 in series are connected to series nodes of D5 and D4, and diodes D3, inductance L2 and storage filtered capacitors C3, D3 cathodes are connected to series nodes of C1 and D2. Then, the two output terminals of the negative voltage are drawn from both ends of the C3. The invention does not need to add additional switching transistors or switching control chips. The circuit has simple structure, low cost, strong current output ability, small current pulsation and almost symmetrical positive and negative voltage.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC-DC电源结构
本专利技术涉及电源供电
，具体为一种基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC-DC电源结构。
技术介绍
在绝大部分的电子电路当中一般都是使用单电源供电，而且为了能更好的发挥放大电路的精准度，在输出电流不是很大的情况下，一般都需要用到不同电压的正负电源供电系统。目前的解决方案一般都是采用Boost、Buck-Boost，Cuk、Sepic等电路变换结构，其中Boost是正升压变换结构，Sepic是正升降压结构，Cuk、Buck-Boost是负升压结构，而且这些变换结构至少要用到一个或者以上的开关管(或开关控制芯片)、电感L、二极管D、电容C。这样大大增加了体积和成本，尤其是在负电压输出不需要很大电流的情况下。
技术实现思路
为了解决现有技术所存在的问题，本专利技术提出一种基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC-DC电源结构，不需要额外增加开关管或者开关控制芯片，电路结构简单，成本低，具有比较强的电流输出能力，而且电流脉动还比较小，正负电压几乎对称。本专利技术采用如下技术方案来实现：一种基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC-DC电源结构，包括Sepic变换结构，所述Sepic变换结构包括输入直流电源、电感L1、电容C4、电感L3、二极管D1、开关管、蓄能滤波电容C2及输出负载RL1，输入直流电源正极经电感L1与开关管的集电极连接，输入直流电源负极与开关管的发射极连接，电容C4和二极管D1串联在开关管的集电极与Sepic变换结构的正输出端之间，电感L3连接在电容C4和二极管D1的串联节点与输入直流电源负极之间，蓄能滤波电容C2并联在输出负载RL1两端；在电容C4和二极管D1之间的串联节点插入相串联的二极管D5和二极管D4，二极管D5阳极与二极管D1阳极连接，二极管D4阴极连接到电感L1和电容C4之间的串联节点；并在二极管D5和二极管D4之间的串联节点接入相串联的滤波电容C1和整流二极管D2，整流二极管D2阴极接输入直流电源负极；还在滤波电容C1和整流二极管D2之间的串联节点接入相串联的二极管D3、电感L2以及蓄能滤波电容C3，二极管D3阴极与滤波电容C1连接，并从蓄能滤波电容C3的两端引出负电压的两个输出端，其中滤波电容C1、电感L2和蓄能滤波电容C3组成LC滤波电路。优选地，在所述LC滤波电路中串联阻尼电阻R1。阻尼电阻R1取值范围的计算公式如下：优选地，所述电感L2的取值均比电感L1、电感L3的取值小。电感L2的取值范围如下：其中Vn为负电压输出端上负载的电压降，VC3(MAX)-VC3＝Vn。与现有技术相比，本专利技术所提出的基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC-DC电源结构，既能升压也能降压，仅仅在Sepic单管变换结构的基础上增加一个小电感L2、一个电阻R1、四个二极管D2、D3、D4、D5和两个电容C1、C3，就完成了负电源的升压过程。不仅有比较强的电流输出能力，而且电流脉动比较小，正负电压相差不大，几乎对称。最重要的是还节省了一个开关管(或开关控制芯片)，且增加的电感L数值相对来说比较小，所以不仅仅节约了成本，还节省了不少的宝贵空间。附图说明图1是本专利技术的变换电路结构图；图2是开关管导通(Ton)和关闭(Toff)的时间关系图；图3是本专利技术在开关管导通期间的负升压等效电路图；图4是本专利技术在开关管关闭期间的负升压等效电路图。具体实施方式本专利技术的变换电路结构如图1所示，包括典型的Sepic变换结构，所述典型的Sepic变换结构包括输入直流电源Vin、电感L1、电容C4、电感L3、二极管D1、开关管Q1、蓄能滤波电容C2以及输出负载RL1。输入直流电源Vin的正极经电感L1与开关管Q1的集电极连接，输入直流电源Vin的负极与开关管Q1的发射极连接，开关管Q1的基极输入方波信号，电容C4和二极管D1串联在开关管Q1的集电极与Sepic变换结构的正输出端之间，电感L3连接在电容C4和二极管D1的串联节点与输入直流电源Vin的负极之间，蓄能滤波电容C2并联在输出负载RL1两端。本专利技术在SEPIC变换结构的电容C4和二极管D1之间的串联节点插入相串联的二极管D5和二极管D4，二极管D5和二极管D4首尾相连，二极管D5的阳极与二极管D1的阳极连接，二极管D4阴极连接到电感L1和电容C4之间的串联节点；并在二极管D5和二极管D4之间的串联节点接入相串联的滤波电容C1和整流二极管D2，整流二极管D2的阴极接输入直流电源的负极；还在滤波电容C1和整流二极管D2之间的串联节点再接入相串联的二极管D3、阻尼电阻R1、电感L2以及蓄能滤波电容(也叫输出滤波电容)C3，二极管D3的阴极与滤波电容C1连接，并从蓄能滤波电容C3的两端引出负电压的两个输出端，就形成了负升压输出结构。其中，滤波电容C1、电感L2和蓄能滤波电容C3组成LC滤波电路。图2是开关管导通(Ton)和关闭(Toff)的时间关系。本专利技术的工作过程，详细叙述如下：开关管导通(Ton)期间(图2的t0-t1阶段)，电容C4、电感L1、二极管D4阴极之间的节点电位等于输入直流电源的负极电位，输入直流电源Vin的电压全部加在电感L1上，输入电源电流流过L1，电流慢慢增加；由于电容C4的电压等于输入直流电压Vin，电容C4的电压Vin也全部加在电感L3上，电容C4通过电感L3放电，L3电流慢慢增加。在开关管导通期间，二极管D1阳极连接电容C4的负极，C4的负极电位相对于输入直流电源的负极为-Vin，二极管D1反向偏置。二极管D5阻止电容C1向电容C4的负极、输入直流电源负极、输出滤波电容C3、负载RL2、电感L2、阻尼电阻R1及二极管D3形成电流回路。电容C1正常工作的时候，其两端的电压是(+Vo)-VD5，其中VD5是二极管D5的压降，电容C1两端的电压VC1比正输出滤波电容VC2少一个二极管的压降0.6V，VC1＝VC2-VD5＝VC2-0.6。在开关管导通期间，当负电压输出|-Vo|＝Vc3＝Vc1-VD3-VD4时，电容C1不会通过二极管D4、输入直流电源负极、输出滤波电容C3、负载RL2、电感L2、阻尼电阻R1及二极管D3形成电流回路，此时VC3≈VC2-VD3-VD4-VD5，其中VD3、VD4、VD5均是二极管的正向压降，对于肖基特二极管正向压降电压约为0.6V，负电压输出|-Vo|＝Vc3＝Vc2-1.8达到最大值，负电压输出处于空载状态。当负电压输出|-Vo|＝Vc3，Vc3＜Vc2-1.8时，电容C1通过二极管D4、输入直流电源负极、输出滤波电容C3、负载RL2、电感L2、阻尼电阻R1及二极管D3形成电流回路，如图3所示。开关管关闭(Toff)期间(t1-t2阶段)，电感L1电流从输入直流电源正极沿着电容C4、二极管D1、输出滤波电容C2、输出负载RL1回到输入直流电源的负极；电感L1电流还从输入电源正极沿着电容C4、二极管D5、滤波电容C1、二极管D2回到输入直流电源的负极；电感L3电流从二极管D1、输出滤波电容C2、输出负载RL1回到输入直流电源的负极；电感L3电流还从二极管D5、滤波电容C1、二极管D2回到输入直流电源的负极。如果在t0-t1阶段(开关管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC‐DC电源结构，包括Sepic变换结构，所述Sepic变换结构包括输入直流电源、电感L1、电容C4、电感L3、二极管D1、开关管、蓄能滤波电容C2及输出负载RL1，输入直流电源正极经电感L1与开关管的集电极连接，输入直流电源负极与开关管的发射极连接，电容C4和二极管D1串联在开关管的集电极与Sepic变换结构的正输出端之间，电感L3连接在电容C4和二极管D1的串联节点与输入直流电源负极之间，蓄能滤波电容C2并联在输出负载RL1两端；其特征在于：在电容C4和二极管D1之间的串联节点插入相串联的二极管D5和二极管D4，二极管D5阳极与二极管D1阳极连接，二极管D4阴极连接到电感L1和电容C4之间的串联节点；并在二极管D5和二极管D4之间的串联节点接入相串联的滤波电容C1和整流二极管D2，整流二极管D2阴极接输入直流电源负极；还在滤波电容C1和整流二极管D2之间的串联节点接入相串联的二极管D3、电感L2以及蓄能滤波电容C3，二极管D3阴极与滤波电容C1连接，并从蓄能滤波电容C3的两端引出负电压的两个输出端，其中滤波电容C1、电感L2和蓄能滤波电容C3组成LC滤波电路。...

【技术特征摘要】
1.一种基于Sepic的单管可升降压的正负输出的DC‐DC电源结构，包括Sepic变换结构，所述Sepic变换结构包括输入直流电源、电感L1、电容C4、电感L3、二极管D1、开关管、蓄能滤波电容C2及输出负载RL1，输入直流电源正极经电感L1与开关管的集电极连接，输入直流电源负极与开关管的发射极连接，电容C4和二极管D1串联在开关管的集电极与Sepic变换结构的正输出端之间，电感L3连接在电容C4和二极管D1的串联节点与输入直流电源负极之间，蓄能滤波电容C2并联在输出负载RL1两端；其特征在于：在电容C4和二极管D1之间的串联节点插入相串联的二极管D5和二极管D4，二极管D5阳极与二极管D1阳极连接，二极管D4阴极连接到电感L1和电容C4之间的串联节点；并在二极管D5和二极管D4之间的串联节点接入相串联的滤波电容C1和整流二极管D2，整流二极管D2阴极接输入直流电源负极；还在滤波电容C1和整流二极管D2之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘李旺，涂祥，邝柏超，
申请(专利权)人：广东机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44