一种开关变换器制造技术

本发明专利技术提供了一种开关变换器，采用有源钳位电路，通过引入组合电感电路，利用其中一个电感来承受大部分输入电压，再通过另外一个电感来给输出传递能量。经控制电路来控制有源钳位电路中的两个功率管的开通与关断，实现调节输出电压的功能，既能满足大降压比要求，又可以避免过小、过窄的占空比现象，极大地提高了电路的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种开关变换器
本专利技术涉及一种开关变换器，特别涉及一种大降压比的非隔离型降压变换器。
技术介绍
在常规的非隔离型降压变换器中，当其工作在CCM(CCM：连续导电模式)，变换器的增益M＝D＝Vo/Vin(D：占空比，Vo：输出电压，Vin：输入电压)；若电路工作在DCM(DCM：断续导电模式)，则其占空比D<Vo/Vin，即所需的占空比较CCM状态下的占空比要小。在一些对隔离没有要求的应用场合，为了追求低成本和小体积，需要将整流后的市电直接转换为低压电给负载供电，比如输出电压为5V。一般地，变换器的输入交流电压范围为85V～265V，经整流滤波后的直流电压约为100V～375V。若采用常规的降压变换器拓扑，为了实现输出电压5V的功能，则其占空比在稳态时的变化范围为1.3％～5％(假设电路工作在CCM)。然而，过小、过窄的占空比会导致控制不稳定，功率管无法可靠开通等问题，从而使得电路性能难以满足设计要求。为了解决降压变换器的大降压比问题，目前也有相关的研究文献及专利(下面计算均假设电路工作在CCM，输入电压整流后的直流电压范围为100V～375V，输出电压为5V)。(1)、非隔离版反激拓扑，其占空比为(其中，N为变压器原副边匝比)，依据占空比表达式可知，在全电压范围内，电路工作在稳态时，通过合理设计变压器的匝比，可避免过小、过窄的占空比问题。但是采用变压器会相应地增加成本和体积；(2)、采用中心抽头电感的降压拓扑，其占空比为依据占空比表达式可知，在全电压范围内，电路工作在稳态时，也可通过合理设计中心抽头电感的匝比，避免过小、过窄的占空比问题。同样，采用中心抽头电感会相应地增加成本和体积，并且需要根据设计需求来设计不同的匝比，难以实现标准化；(3)、二次降压拓扑，其占空比为依据占空比表达式可知，在全电压范围内，电路工作在稳态时，其占空比的变化范围为11％～22％。虽然可实现大降压比功能，但目前并没有相关的产品，说明还是存在一定的问题；(4)、LD网络降压拓扑[专利号：CN201310027875]，其占空比为依据占空比表达式可知，在全电压范围内稳态时，其占空比的变化范围为2.6％～9.5％，仅是比常规降压拓扑的占空比拓宽了1倍而已，难以满足大降压比要求；(5)、开关电容降压拓扑[专利号：CN201610236632.7]，通过多级开关电容级联来实现降压，级联的级数越多，降压比越大，但所需的开关电容和功率管也相应地增加，并且功率管驱动难度大。因此，该方案的成本较高，且实现难度较大；(6)、多电平降压拓扑[专利号：CN201610209401.7]，比如三电平降压拓扑，其占空比为依据占空比表达式可知，在全电压范围内稳态时占空比的变化范围为2.6％～9.5％，也仅是比常规降压拓扑的占空比拓宽了1倍而已，还是难以满足大降压比要求，并且电路拓扑及控制较为复杂，成本也较高。上述方案存在成本高或降压比小等问题，难以满足实际应用要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术解决的技术问题是克服现有方法的不足，提出一种开关变换器方案，电路控制难度小，可以实现大降压比功能，并且能够避免过小、过窄的占空比问题，从而满足应用需求。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种开关变换器，包括输入电容C1、有源钳位电路、组合电感电路、输出整流滤波电路和采样控制驱动电路，输入电容C1的一端连接于输入电压正，输入电容C1的另一端连接于输入电压负，采样控制驱动电路采样输出整流滤波电路的输出电压，输出控制信号到有源钳位电路的第一控制端和第二控制端，控制有源钳位电路的开通和关断；有源钳位电路的第一输入端连接输入电压正，有源钳位电路的第二输入端连接输入电压负，有源钳位电路的输出端连接组合电感电流的输入端，组合电感电路的输出端连接输出滤波电路的输入端，输出滤波电路的输出端输出电压为后级负载供电。优选的，所述的有源钳位电路包括电容C2、MOS管Q1和MOS管Q2，所述的电容C2的一端作为有源钳位电路的第一输入端，所述电容C2的另一端连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极连接MOS管Q1的漏极并作为有源钳位电路的输出端，MOS管Q1的源极作为有源钳位电路的第二输入端，MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极分别作为有源钳位电路的第一控制端和第二控制端。优选的，所述的有源钳位电路包括电容C2、MOS管Q1和MOS管Q2，所述的MOS管Q1的漏极作为有源钳位电路的第一输入端，所述的MOS管Q1的源极连接电容C2的一端并作为有源钳位电路的输出端，电容C2的另一端连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极作为有源钳位电路的第二输入端，MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极分别作为有源钳位电路的第一控制端和第二控制端。优选的，所述的电感组合电路包括电感L1和电感L2；电感L1和电感L2的连接关系为以下四种方式之一：方式一：电感L1的一端连接输入电压正，电感L1的另一端连接电感L2的一端，并且连接点连接到输出滤波整流电路的一个输入端；电感L2的另一端连接有源钳位电路的输出端，并且连接点连接到输出滤波整流电路的另一个输入端；方式二：电感L2的一端分别连接输入电压正和输出滤波整流电路的一个输入端；电感L1的一端连接有源钳位电路的输出端；电感L1的另一端和电感L2的另一端相连接，并且连接点连接到输出滤波整流电路的另一个输入端；方式三：电感L1的一端和电感L2的一端相连接，并且连接点连接到输入电压正，电感L1的另一端连接到输出滤波整流电路的一个输入端，电感L2的另一端分别连接有源钳位电路的输出端和输出滤波整流电路的另一个输入端；方式四：电感L2的一端分别连接输入电压正和输出滤波整流电路的一个输入端；电感L2的另一端分别连接有源钳位电路的输出端和电感L1的一端，电感L1的另一端连接到输出滤波整流电路的另一个输入端。优选的，所述的电感组合电路包括电感L1和电感L2；电感L1和电感L2的连接关系为以下四种方式之一：方式一：电感L1的一端连接有源钳位电路的输出端，电感L1的另一端连接电感L2的一端，并且连接点连接到输出滤波整流电路的一个输入端；电感L2的另一端连接MOS管Q2的源极，并且连接点连接到输出滤波整流电路的另一个输入端；方式二：电感L2的一端分别连接有源钳位电路的输出端和输出滤波整流电路的一个输入端；电感L1的一端连接MOS管Q2的源极；电感L1的另一端和电感L2的另一端相连接，并且连接点连接到输出滤波整流电路的另一个输入端；方式三：电感L1的一端和电感L2的一端相连接，并且连接点连接到有源钳位电路的输出端，电感L1的另一端连接到输出滤波整流电路的一个输入端，电感L2的另一端分别连接MOS管Q2的源极和输出滤波整流电路的另一个输入端；方式四：电感L2的一端分别连接有源钳位电路的输出端和输出滤波整流电路的一个输入端；电感L2的另一端分别连接MOS管Q2的源极和电感L1的一端，电感L1的另一端连接到输出滤波整流电路的另一个输入端。优选的，所述的电感组合电路包括电感L1、电感L2和电感L3；电感L1、电感L2和电感L3的连接关系为以下四种方式之一：方式一：电感L1的一端连接输入电压正，电感L1的另一端分别连接电感L2的一端和电感L3的一端，电感L3的另一端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关变换器，其特征在于：包括输入电容C1、有源钳位电路、组合电感电路、输出整流滤波电路和采样控制驱动电路，输入电容C1的一端连接于输入电压正，输入电容C1的另一端连接于输入电压负，采样控制驱动电路采样输出整流滤波电路的输出电压，输出控制信号到有源钳位电路的第一控制端和第二控制端，控制有源钳位电路的开通和关断；有源钳位电路的第一输入端连接输入电压正，有源钳位电路的第二输入端连接输入电压负，有源钳位电路的输出端连接组合电感电流的输入端，组合电感电路的输出端连接输出滤波电路的输入端，输出滤波电路的输出端输出电压为后级负载供电。

【技术特征摘要】
1.一种开关变换器，其特征在于：包括输入电容C1、有源钳位电路、组合电感电路、输出整流滤波电路和采样控制驱动电路，输入电容C1的一端连接于输入电压正，输入电容C1的另一端连接于输入电压负，采样控制驱动电路采样输出整流滤波电路的输出电压，输出控制信号到有源钳位电路的第一控制端和第二控制端，控制有源钳位电路的开通和关断；有源钳位电路的第一输入端连接输入电压正，有源钳位电路的第二输入端连接输入电压负，有源钳位电路的输出端连接组合电感电流的输入端，组合电感电路的输出端连接输出滤波电路的输入端，输出滤波电路的输出端输出电压为后级负载供电。2.根据权利要求1所述的一种开关变换器，其特征在于：所述的有源钳位电路包括电容C2、MOS管Q1和MOS管Q2，所述的电容C2的一端作为有源钳位电路的第一输入端，所述电容C2的另一端连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极连接MOS管Q1的漏极并作为有源钳位电路的输出端，MOS管Q1的源极作为有源钳位电路的第二输入端，MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极分别作为有源钳位电路的第一控制端和第二控制端。3.根据权利要求1所述的一种变换器，其特征在于：所述的有源钳位电路包括电容C2、MOS管Q1和MOS管Q2，所述的MOS管Q1的漏极作为有源钳位电路的第一输入端，所述的MOS管Q1的源极连接电容C2的一端并作为有源钳位电路的输出端，电容C2的另一端连接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极作为有源钳位电路的第二输入端，MOS管Q1的栅极和MOS管Q2的栅极分别作为有源钳位电路的第一控制端和第二控制端。4.根据权利要求2所述的一种开关变换器，其特征在于：所述的电感组合电路包括电感L1和电感L2；电感L1和电感L2的连接关系为以下四种方式之一：方式一：电感L1的一端连接输入电压正，电感L1的另一端连接电感L2的一端，并且连接点连接到输出滤波整流电路的一个输入端；电感L2的另一端连接有源钳位电路的输出端，并且连接点连接到输出滤波整流电路的另一个输入端；方式二：电感L2的一端分别连接输入电压正和输出滤波整流电路的一个输入端；电感L1的一端连接有源钳位电路的输出端；电感L1的另一端和电感L2的另一端相连接，并且连接点连接到输出滤波整流电路的另一个输入端；方式三：电感L1的一端和电感L2的一端相连接，并且连接点连接到输入电压正，电感L1的另一端连接到输出滤波整流电路的一个输入端，电感L2的另一端分别连接有源钳位电路的输出端和输出滤波整流电路的另一个输入端；方式四：电感L2的一端分别连接输入电压正和输出滤波整流电路的一个输入端；电感L2的另一端分别连接有源钳位电路的输出端和电感L1的一端，电感L1的另一端连接到输出滤波整流电路的另一个输入端。5.根据权利要求3所述的一种开关变换器，其特征在于：所述的电感组合电路包括电感L1和电感L2；电感L1和电感L2的连接关系为以下四种方式之一：方式一：电感L1的一端连接有源钳位电路的输出端，电感L1的另一端连接电感L2的一端，并且连接点连接到输出滤波整流电路的一个输入端；电感L2的另一端连接MOS管Q2的源极，并且连接点连接到输出滤波整流电路的另一个输入端；方式二：电感L2的一端分别连接有源钳位电路的输出端和输出滤波整流电路的一个输入端；电感L1的一端连接MOS管Q2的源极；电感L1的另一端和电感L2的另一端相连接，并且连接点连接到输出滤波整流电路的另一个输入端；方式三：电感L1的一端和电感L2的一端相连接，并且连接点连接到有源钳位电路的输出端，电感L1的另一端连接到输出滤波整流电路的一个输入端，电感L2的另一端分别连接MOS管Q2的源极和输出滤波整流电路的另一个输入端；方式四...

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