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耦合电感元件，包括原边线圈、副边线圈、励磁电感和漏感等，通过副边线圈与第三二极管的形成的支路，励磁电感与第一开关管、原边线圈、漏感、第二开关管以及其他元件的连接关系设置，使得励磁电感电流应力低且第三二极管的电压应力小，该两者的应力会随着占空比减小而增大，因此本实用新型专利技术的BUCK变换器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，可广泛应用于电力变换技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种BUCK变换器和设备
本技术涉及电力变换
，尤其是一种BUCK变换器和设备。
技术介绍
在BUCK变换器中，应用零电压软开关技术可以有效地减小开关损耗以及提高变换器效率。例如，通过有源钳位零电压软开关技术、准谐振零电压软开关技术、零电压转移软开关等。而现有的同步整流buck变换器，具有电感、电容、开关器件、与电容并联的负载等，电感和用于谐振过程的谐振电容等，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、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一开关管、第二开关管和电源，其中所述耦合电感元件包括原边线圈、副边线圈、励磁电感和漏感；所述第二开关管的集电极连接所述第一开关管的发射极、所述漏感一端、所述第一二极管的负极以及所述第一电容一端，所述第二开关管的发射极连接所述第一二极管的正极、所述第一电容另一端以及所述第三二极管的正极；所述副边线圈的非同名端连接所述电源的正极以及所述第一开关管的集电极，所述副边线圈的同名端连接所述第三二极管的负极，所述第三二极管的正极连接所述电源的负极；所述漏感另一端连接所述励磁电感一端以及所述原边线圈的同名端，所述励磁电感另一端连接所述原边线圈的非同名端以及所述第三电容一端，所述第三电容另一端连接所述电源的负极，所述第三电容用于与负载并联连接；所述第一开关管的集电极连接所述第二二极管的负极，所述第一开关管的发射极连接所述第二二极管的正极，所述第二电容与所述第二二极管并联连接。本技术还提供一种设备，包括所述的BUCK变换器和所述负载。本技术的有益效果是：通过引入耦合电感元件，包括原边线圈、副边线圈、励磁电感和漏感等，通过副边线圈与第三二极管的形成的支路，励磁电感与第一开关管、原边线圈、漏感、第二开关管的连接关系设置，使得励磁电感电流应力低、第三二极管的电压应力小，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为本技术的一种BUCK变换器的示意图；图2为本技术BUCK变换器工作过程中的参数变化示意图。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、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一开关管S1、第二开关管S2和电源Vin，其中所述耦合电感元件包括原边线圈N1、副边线圈N2、励磁电感Lm和漏感Lr；所述第二开关管S2的集电极连接所述第一开关管S1的发射极、所述漏感Lr一端、所述第一二极管D1的负极以及所述第一电容C1一端，所述第二开关管S2的发射极连接所述第一二极管D1的正极、所述第一电容C1另一端以及所述第三二极管D3的正极；所述副边线圈N2的非同名端连接所述电源Vin的正极以及所述第一开关管S1的集电极，所述副边线圈N2的同名端连接所述第三二极管D3的负极，所述第三二极管D3的正极连接所述电源Vin的负极；所述漏感Lr另一端连接所述励磁电感Lm一端以及所述原边线圈N1的同名端，所述励磁电感Lm另一端连接所述原边线圈N1的非同名端以及所述第三电容C3一端，所述第三电容C3另一端连接所述电源Vin的负极，所述第三电容C3用于与负载R并联连接；所述第一开关管S1的集电极连接所述第二二极管D2的负极，所述第一开关管S1的发射极连接所述第二二极管D2的正极，所述第二电容C2与所述第二二极管D2并联连接。参照图2，脉冲信号包括但不限于图中所示的脉冲信号S1、S2，可以根据实际需求进行调整。下面详细描述本技术的具体工作过程：1、(t1～t2)，在t1时刻之前，第一开关管S1导通，第三二极管D3导通且其电流iD1减小，(漏感Lr的电流)增大，在t1时，漏感电压VLr减小，iD1减小为零，第三二极管D3随即截止。漏感Lr和励磁电感Lm通过充电，励磁电流保持不变。2、(t2～t3)，在t2时刻，关断第一开关管S1，第二电容开始充电，第二开关管S2并联的C1开始放电，S2的集射极(集电极与发射极)之间电压开始下降，同时第三二极管D3两端电压vD1减小。3、(t3～t4)，在t3时刻，第三二极管D3两端的电压vD1减小为零而导通，励磁电感Lm两端电压由于钳位效应固定为(其中N为耦合电感元件副边线圈与原边线圈的匝比)，并联于S1、S2两端的电容与Lr谐振，第一电容电压持续减小。4、(t4～t5)，在t4时，减小为零，集射级(集电极与发射极)电流通过第一二极管D1导通，保证S2零电压开通，流过S2的电流增大，消除S2的反向恢复。流过漏感Lr的电流减小，至t5时刻减小为最小电流为了消除S2的反向恢复，可以进一步保证NVout-Vin>0；第三二极管D3导通而电流iD1增大。5、(t5～t6)，在t5时刻，S2关断，集射级(集电极与发射极)电压从零开始增大(在第一电容C1作用下)而实现零电压关断，给S2并联的C1充电，产生谐振过程，并联于第一S1、S2两端的电容与漏感Lr谐振。6、(t6～t7)，在t6时刻，上升至vin，S1的电流经过其反并联二极管(第二二极管D2)流通，漏感Lr电流增大，Vin+N(Vin-Vout)>0，增大，并在t6时刻增大到零。在本阶段S1开通，可以做到零电压开通；第三二极管D3流过的电流减小。7、(t7～t8)，在t7时刻，S1的电流由负开始变正转换，至t8时刻，第三二极管D3电流减小至零，整个开关周期结束。本实施例还提供一种设备，包括所述BUCK变换器和所述负载。以上是对本实用新本文档来自技高网...

【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、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一开关管、第二开关管和电源，其中所述耦合电感元件包括原边线圈、副边线圈、励磁电感和漏感；/n所述第二开关管的集电极连接所述第一开关管的发射极、所述漏感一端、所述第一二极管的负极以及所述第一电容一端，所述第二开关管的发射极连接所述第一二极管的正极、所述第一电容另一端以及所述第三二极管的正极；/n所述副边线圈的非同名端连接所述电源的正极以及所述第一开关管的集电极，所述副边线圈的同名端连接所述第三二极管的负极，所述第三二极管的正极连接所述电源的负极；/n所述漏感另一端连接所述励磁电感一端以及所述原边线圈的同名端，所述励磁电感另一端连接所述原边线圈的非同名端以及所述第三电容一端，所述第三电容另一端连接所述电源的负极，所述第三电容用于与负载并联连接；/n所述第一开关管的集电极连接所述第二二极管的负极，所述第一开关管的发射极连接所述第二二极管的正极，所述第二电容与所述第二二极管并联连接。/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、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一开关管、第二开关管和电源，其中所述耦合电感元件包括原边线圈、副边线圈、励磁电感和漏感；
所述第二开关管的集电极连接所述第一开关管的发射极、所述漏感一端、所述第一二极管的负极以及所述第一电容一端，所述第二开关管的发射极连接所述第一二极管的正极、所述第一电容另一端以及所述第三二极管的正极；
所述副边线圈的非同名端连接所述电源的正极以及所述第一开关管的集电极，所述副边线圈的同名...

【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