一种BUCK变换器和设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种BUCK变换器和设备。本实用新型专利技术通过引入代替现有同步整流buck变换器中电感的耦合电感元件，耦合电感元件包括副边线圈、原边线圈、励磁电感和漏感等，通过副边线圈与第一开关管、第一二极管和第一电容等形成辅助电路，使得励磁电感电流应力低，第一二极管、第二开关管、第三开关管的电压应力小，该两者应力会随着占空比减小而增大，因此能适用于在大占空比、所需励磁电感应力小的场合，能够有效降低损耗，可广泛应用于电力切换技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种BUCK变换器和设备
本技术涉及电力切换
，尤其是一种BUCK变换器和设备。
技术介绍
在BUCK变换器中，例如同步整流BUCK变换器中，为了提高效率和尽量减小开关损耗，会利用有源钳位零电压软开关技术、零电压转移软开关、准谐振零电压软开关技术等零电压软开关技术。而现有的同步整流buck变换器，具有用于谐振的电感、谐振电容，电容、与电容并联的负载、开关器件等，而通常在大占空比条件下电感电流的应力以及开关器件的电压应力高，损耗大。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术的目的在于：提供一种BUCK变换器和设备。本技术所采取的技术方案是：一种BUCK变换器，包括：耦合电感元件、第一开关管、第二开关管和第三开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一二极管、第二二极管以及第三二极管，其中所述耦合电感元件包括副边线圈、漏感、原边线圈和励磁电感；所述第一开关管的发射极连接所述第一二极管的正极、所述第一电容一端以及所述副边线圈的同名端，所述第一开关管的集电极连接所述电源的负极、所述第一二极管的负极以及所述第一电容另一端，所述副边线圈的非同名端连接所述电源的正极；所述第三开关管的集电极连接所述副边线圈的非同名端、所述第三电容一端以及所述第三二极管的负极，所述第三开关管的发射极连接所述第三二极管的正极、所述第三电容另一端以及所述第二开关管的集电极；所述第二开关管的集电极连接所述漏感一端、所述第二二极管的负极以及所述第二电容一端，所述第二开关管的发射极连接所述第二二极管的正极、所述第二电容另一端以及所述第一开关管的集电极；所述漏感另一端连接所述原边线圈的同名端，所述原边线圈的非同名端连接所述第四电容一端，所述励磁电感与所述原边线圈并联，所述第四电容另一端连接所述电源的负极，所述第四电容用于与负载并联连接。本技术还提供一种设备，包括所述BUCK变换器和所述负载。本技术的有益效果是：引入代替现有同步整流buck变换器中电感的耦合电感元件，耦合电感元件包括副边线圈、原边线圈、励磁电感和漏感等，通过副边线圈与第一开关管、第一二极管和第一电容等形成辅助电路，使得励磁电感电流应力低，第一二极管、第二开关管、第三开关管的电压应力小，该两者应力会随着占空比减小而增大，因此能适用于在大占空比、所需励磁电感应力小的场合，能够有效降低损耗。附图说明图1为本技术一种BUCK变换器的示意图；图2为本技术一种BUCK变换器工作过程中的参数变换图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。下面结合说明书附图和具体实施例对本技术作进一步解释和说明。参照图1，本技术实施例提供了一种适用于小励磁电感电流、大占空比条件下的BUCK变换器，包括耦合电感元件、第一开关管S11、第二开关管S2和第三开关管S1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、电源Vin、第一二极管D1、第二二极管D2以及第三二极管D3，其中所述耦合电感元件包括副边线圈N2、漏感Lr、原边线圈N1和励磁电感Lm；所述第一开关管S11的发射极连接所述第一二极管D1的正极、所述第一电容C1一端以及所述副边线圈的同名端，所述第一开关管S11的集电极连接所述电源Vin的负极、所述第一二极管D1的负极以及所述第一电容C1另一端，所述副边线圈的非同名端连接所述电源Vin的正极；所述第三开关管S1的集电极连接所述副边线圈的非同名端、所述第三电容C3一端以及所述第三二极管D3的负极，所述第三开关管S1的发射极连接所述第三二极管D3的正极、所述第三电容C3另一端以及所述第二开关管S2的集电极；所述第二开关管S2的集电极连接所述漏感Lr一端、所述第二二极管D2的负极以及所述第二电容C2一端，所述第二开关管S2的发射极连接所述第二二极管D2的正极、所述第二电容C2另一端以及所述第一开关管S11的集电极；所述漏感Lr另一端连接所述原边线圈的同名端，所述原边线圈的非同名端连接所述第四电容C4一端，所述励磁电感Lm与所述原边线圈并联，所述第四电容C4另一端连接所述电源Vin的负极，所述第四电容C4用于与负载R并联连接。在本实施例中，N＝N2:N1，图2中控制信号S1、S11、S2代表控制脉冲信号，为可提前控制的时间长度。参照图2，下面详细描述本技术的具体工作过程：在时间t1～t2，t1时刻前，S1和S11导通，漏感的电流iLr增大，iD(S11所在的辅助电路的电流)减小，直至在t1时刻减小为零，且漏感电压VLr亦减为零；因此零电流软开关关断S11。通过Vin-Vout向Lm和Lr进行充电，等效的励磁电感Lm大，励磁电流iLm保持不变，Lm电压约等于Vin-Vout。在时间t2～t3，在t2时刻，S1关断，从而C3通过S1所在的支路电流iS1充电，第二电容通过S2所在的支路电流-iS2放电，S2的电压vS2(集电极与发射极之间的电压)开始下降。在时间t3～t4，在t3时刻，电压vS2下降为零，电流iS2通过D2流通，从而S2实现零电压软开关导通，通过-vout对Lr、Lm放电，-vout为Lm近似电压，S11的关断电压为：在时间t4～t5，在t4时刻，开启S11，钳位Lm电压为-Vin/N,iD以及iS2增大，漏感电流iLr减小。在时间t5～t6，在t5时刻，从负值持续增大使得电流iS2为正值，关断S2而不会存在反向恢复，S2软开关关断，漏感Lr、C2、C3开始谐振，vS2(S2的集电极和发射级之间的电压)由于C2的存在，从零开始增大，S1的并联电容放电。谐振过程如下式所示：其中CS为C2、C3的和，t为时刻。在时间t6～t7，在t6时刻，vS1(S1的发射极与集电极之间的电压)减小为零，iS1通过D3流通，实现S1零电压软开关开通，钳位Lm的电压为-Vin/N,此过程中，增大的为iLr和iS1增大，辅助电流iD减小。在时间(t7～t8)，在t7时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BUCK变换器，其特征在于，包括：耦合电感元件、第一开关管、第二开关管和第三开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一二极管、第二二极管以及第三二极管，其中所述耦合电感元件包括副边线圈、漏感、原边线圈和励磁电感；/n所述第一开关管的发射极连接所述第一二极管的正极、所述第一电容一端以及所述副边线圈的同名端，所述第一开关管的集电极连接所述电源的负极、所述第一二极管的负极以及所述第一电容另一端，所述副边线圈的非同名端连接所述电源的正极；/n所述第三开关管的集电极连接所述副边线圈的非同名端、所述第三电容一端以及所述第三二极管的负极，所述第三开关管的发射极连接所述第三二极管的正极、所述第三电容另一端以及所述第二开关管的集电极；/n所述第二开关管的集电极连接所述漏感一端、所述第二二极管的负极以及所述第二电容一端，所述第二开关管的发射极连接所述第二二极管的正极、所述第二电容另一端以及所述第一开关管的集电极；/n所述漏感另一端连接所述原边线圈的同名端，所述原边线圈的非同名端连接所述第四电容一端，所述励磁电感与所述原边线圈并联，所述第四电容另一端连接所述电源的负极，所述第四电容用于与负载并联连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种BUCK变换器，其特征在于，包括：耦合电感元件、第一开关管、第二开关管和第三开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、电源、第一二极管、第二二极管以及第三二极管，其中所述耦合电感元件包括副边线圈、漏感、原边线圈和励磁电感；
所述第一开关管的发射极连接所述第一二极管的正极、所述第一电容一端以及所述副边线圈的同名端，所述第一开关管的集电极连接所述电源的负极、所述第一二极管的负极以及所述第一电容另一端，所述副边线圈的非同名端连接所述电源的正极；
所述第三开关管的集电极连接所述副边线圈的非同名端、所述第三电容一端以及所述第三二极管的负极，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂存兵，骆雪汇，罗隆，朱洪雷，傅鹤川，
申请(专利权)人：广州工程技术职业学院，
类型：新型
国别省市：广东;44