一种次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构制造技术

本实用新型专利技术的一种次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构，基于次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路包括输入滤波电路、功率转换电路、变压器、整流电路、输出滤波电路；还包括输出过欠压保护电路、脉宽控制电路、取样反馈电路、隔离电路、初级功能电路；其中，所述脉宽控制电路位于隔离型DC/DC变换器的次级；本实用新型专利技术将脉宽控制电路和取样反馈电路同时放置在隔离型DC/DC变换器的次级侧，初级开关管驱动信号通过脉宽调制器或数字隔离器传递至初级；该拓扑结构的反馈信号无需通过隔离电路传递，适用于电压型控制、峰值电流型控制、基于纹波的COT控制、V2C控制等控制方式，可有效提升DC/DC变换器的动态响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构
本技术涉及开关电源
，具体涉及一种次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构。
技术介绍
随着现代电子设备系统功能、载荷的增加，高压大电流等DC/DC变换器的广泛应用，对DC/DC变换器的负载跃变等动态性能提出了更高的要求。本技术/技术电路拓扑的取样反馈电路与脉宽控制电路均位于隔离型DC/DC变换器输出侧，取样与反馈响应速度更快。隔离型DC/DC变换器作用是通过开关电源中的控制电路实现对功率转换，将输入电压转换为电子系统所需的不同输出电压、电流，同时输入侧与输出侧相互隔离的功率电路。功率电路部分隔离由功率变压器实现，控制电路部分隔离通常由脉冲变压器、数字隔离器、光电耦合器等实现。目前常用的电路拓扑结构通常将脉宽控制电路放在初级，通过脉冲变压器或光电耦合器将次反馈信号传递至初级脉宽控制电路实现闭环控制。由于反馈信号需要经隔离电路传递到初级，具有一定延时性，不利于提升负载跃变等动态特性。同时，采用同步整流方案时，次级整流管的的驱动信号，也需要通过脉冲变压器传递到次级，造成电路复杂。次级控制隔离型DC/DC变换器将脉宽控制电路放置在负载侧，取样反馈误差信号可以直接接入脉宽控制电路，脉宽控制电路的驱动输出可直接用于驱动次级整流开关管，初级开关管的驱动信号通过脉冲变压器或数字隔离器传递至初级侧，并实现电气隔离。该拓扑结构较初级控制拓扑结构更适用与采用同步整流方案的低压大电流应用场合。目前隔离型DC/DC变换器常用的控制方法主要有电压控制方式和峰值电流控制方式，该两种控制方式的反馈误差信号通过隔离电路传递至初级侧，实现闭环控制。为提升产品动态响应速度，基于纹波的COT控制、V2C控制等越来越多被应用于非隔离型DC/DC变换器。该类控制方式无需PI调节器，结构简单。但需要精确的输出纹波电压或输出电感纹波电流作为反馈信号，该类信号难以通过隔离电路精确传递到初级脉宽控制电路，并且由于延时等原因，制约了DC/DC变换器的动态响应速度。
技术实现思路
本技术提出的一种次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构，可解决现有技术DC/DC变换器的动态响应效率低的技术问题。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：基于次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路，所述次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路包括输入滤波电路、功率转换电路、变压器、整流电路、输出滤波电路；还包括输出过欠压保护电路、脉宽控制电路、取样反馈电路、隔离电路、初级功能电路；所述脉宽控制电路位于隔离DC/DC变换器的次级；其中，输入滤波电路的输出与功率转换电路连接，功率转换电路的输出与变压器的输入端连接，变压器的输出与整流电路的输入端连接，整流电路的输出与输出滤波电路的输入端连接，输出滤波电路的输出与取样反馈电路的输入端连接，取样反馈电路的输出端与脉宽控制电路的输入端和隔离电路的输入端相连；同时，脉宽控制电路的输出端与整流电路的输入端和隔离电路的输入端相连，隔离电路的输出端与功率转换电路的输入端连接，输出过欠压保护电路的输出端与初级功能电路的输入端相连，初级功能电路的输出端与输隔离电路的输入端相连。进一步，所述次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路包括初级输入滤波电感L1，输入滤波电容C1、开关管V1、初级电流取样互感器L2、变压器T1、次级同步整流管V2、次级同步续流管V3、输出储能滤波电感L3、输出滤波电容C2；其中，输入滤波电感L1一端与输入电压源Vin相连，另一端与输入滤波电容C1相连，构成输入所述初级滤波电路；输入滤波电容C1一端与电流互感器L2的一端取样绕组相连，另一端与功率开关管V1漏极相连，所述电流互感器L2的另一端与变压器T1初级绕组相连，变压器T1初级绕组另一端与开关管V1的漏极相连，开关管V1的漏极与变压器初级绕组一端相连，源级与输入滤波电容一端相连，栅级与隔离电路的一端相连，开关管V1构成功率转换电路；变压器T1次级绕组与同步整流管V2的漏级相连，同步整流管V2的源级与续流开关管V3的源级相连，同步整流管V2、续流开关管V3栅级分别与脉宽控制电路的脉宽控制输出相连，源级与输出滤波电容C2的一端相连，所述变压器次级绕组的另一端与续流管V3的漏极相连，并与输出滤波电容C2的一端相连，同步整流管V2和续流开关管V3共同构成整流电路；输出滤波电感L3一端与变压器次级绕组一端及续流开关管V3漏极相连，另一端与输出滤波电容C2相连，共同构成输出滤波电路(5)。进一步的，所述取样反馈电路包括电阻R1的一端与输出电压Vo相连，另一端与电阻R2相连，电阻R2的另一端与次级参考地相连，构成输出电压取样电路，电阻R2的一端与运算放大器N1的反相输入端相连，所述运算放大器N1的反相输入端与电容C3、C2的一端相连，电阻R4的一端与电容C3相连，另一端与电容C2及运算放大器的输出端相连，电阻R3的一端与输出电压Vo相连，另一端与电容C1相连，电容C1的一端与运算放大器N1的反向输入端相连，所述运算放大器N1的同相输入端与参考基准电压相连，电阻R3、R4、电容C1、C2、C3与运算放大器N1共同构成Ⅲ型负反馈补偿电路；所述脉宽控制电路采用比较器N2，所述运算放大器N1的输出与比较器N2的同相输入端相连，比较器N2的反相输入端与锯齿波信号Vramp相连，比较器N2的输出PWM控制信号，通过隔离电路9与开关管V1的栅极相连。进一步的，所述取样反馈电路包括电阻R1的一端与输出电压Vo相连，另一端与电阻R2相连，电阻R2的另一端与次级参考地相连，构成输出电压取样电路，电阻R2的一端与运算放大器N1的反相输入端相连，所述运算放大器N1的反相输入端与电容C1、C2的一端相连，电阻R3的一端与电容C2相连，另一端与电容C1及运算放大器的输出端相连，所述运算放大器N1的同相输入端与参考基准电压相连，电阻R3、电容C1、C2与运算放大器N1共同构成Ⅱ型负反馈补偿电路；电阻R4的一端与次级参考地相连，另一端与电流采样信号Vi相连，二极管D1的一端与电流采样信号Vi相连，另一端与电阻R5的一端相连，电阻R6和电容C3的一端与电阻R4相连，另一端与电阻R5相连；电阻R4、R5、R6和二极管D1、电容C3共同构成了电流采样滤波电路；运算放大器N1的输出与比较器N2的反相输入端相连，比较器N2的同相输入端与电容C3的一端相连，比较器N2的输出与触发器N3的复位端相连，触发器N3的置位端与时钟信号相连，触发器N3的输出通过隔离电路9与开关管V1的栅极相连；比较器N2与触发器N3构成脉宽控制电路。进一步的，所述取样反馈电路包括电阻R1的一端与输出电压Vo相连，另一端与电阻R2相连，电阻R2的另一端与次级参考地相连，构成输出电压取样电路，电阻R2的一端与比较器N2的反相输入端相连，所述比较器N2的反相输入端与电容C2的一端相连，电容C2的另一端与电容C1、电阻R3的一端相连，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构，基于次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路，所述次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路包括输入滤波电路(1)、功率转换电路(2)、变压器(3)、整流电路(4)、输出滤波电路(5)；/n其特征在于：还包括输出过欠压保护电路(6)、脉宽控制电路(7)、取样反馈电路(8)、隔离电路(9)、初级功能电路(10)；/n所述脉宽控制电路(7)位于隔离DC/DC变换器的次级；/n其中，输入滤波电路(1)的输出与功率转换电路(2)连接，功率转换电路(2)的输出与变压器(3)的输入端连接，变压器(3)的输出与整流电路(4)的输入端连接，整流电路(4)的输出与输出滤波电路(5)的输入端连接，输出滤波电路(5)的输出与取样反馈电路(8)的输入端连接，取样反馈电路(8)的输出端与脉宽控制电路(7)的输入端和隔离电路(9)的输入端相连；/n同时，脉宽控制电路(7)的输出端与整流电路(4)的输入端和隔离电路(9)的输入端相连，隔离电路(9)的输出端与功率转换电路(2)的输入端连接，输出过欠压保护电路(6)的输出端与初级功能电路(10)的输入端相连，初级功能电路(10)的输出端与输隔离电路(9)的输入端相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构，基于次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路，所述次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路包括输入滤波电路(1)、功率转换电路(2)、变压器(3)、整流电路(4)、输出滤波电路(5)；
其特征在于：还包括输出过欠压保护电路(6)、脉宽控制电路(7)、取样反馈电路(8)、隔离电路(9)、初级功能电路(10)；
所述脉宽控制电路(7)位于隔离DC/DC变换器的次级；
其中，输入滤波电路(1)的输出与功率转换电路(2)连接，功率转换电路(2)的输出与变压器(3)的输入端连接，变压器(3)的输出与整流电路(4)的输入端连接，整流电路(4)的输出与输出滤波电路(5)的输入端连接，输出滤波电路(5)的输出与取样反馈电路(8)的输入端连接，取样反馈电路(8)的输出端与脉宽控制电路(7)的输入端和隔离电路(9)的输入端相连；
同时，脉宽控制电路(7)的输出端与整流电路(4)的输入端和隔离电路(9)的输入端相连，隔离电路(9)的输出端与功率转换电路(2)的输入端连接，输出过欠压保护电路(6)的输出端与初级功能电路(10)的输入端相连，初级功能电路(10)的输出端与输隔离电路(9)的输入端相连。


2.根据权利要求1所述的次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构，其特征在于：所述次级控制隔离型DC/DC变换器的主功率回路包括初级输入滤波电感L1，输入滤波电容C1、开关管V1、初级电流取样互感器L2、变压器T1、次级同步整流管V2、次级同步续流管V3、输出储能滤波电感L3、输出滤波电容C2；
其中，
输入滤波电感L1一端与输入电压源Vin相连，另一端与输入滤波电容C1相连，构成输入滤波电路(1)；
输入滤波电容C1一端与电流互感器L2的一端取样绕组相连，另一端与功率开关管V1漏极相连，所述电流互感器L2的另一端与变压器T1初级绕组相连，变压器T1初级绕组另一端与开关管V1的漏极相连，开关管V1的漏极与变压器初级绕组一端相连，源级与输入滤波电容一端相连，栅级与隔离电路的一端相连，开关管V1构成功率转换电路(2)；
变压器T1次级绕组与同步整流管V2的漏级相连，同步整流管V2的源级与续流开关管V3的源级相连，同步整流管V2、续流开关管V3栅级分别与脉宽控制电路的脉宽控制输出相连，源级与输出滤波电容C2的一端相连，所述变压器次级绕组的另一端与续流管V3的漏极相连，并与输出滤波电容C2的一端相连，同步整流管V2和续流开关管V3共同构成整流电路(4)；
输出滤波电感L3一端与变压器次级绕组一端及续流开关管V3漏极相连，另一端与输出滤波电容C2相连，共同构成输出滤波电路(5)。


3.根据权利要求1所述的次级控制隔离型DC/DC变换器电路拓扑结构，其特征在于：所述取样反馈电路(8)包括电阻R1的一端与输出电压Vo相连，另一端与电阻R2相连，电阻R2的另一端与次级参考地相连，构成输出电压取样电路，电阻R2的一端与运算放大器N1的反相输入端相连，所述运算放大器N1的反相输入端与电容C3、C2的一端相连，电阻R4的一端与电容C3相连，另一端与电容C2及运算放大器的输出端相连，电阻R3的一端与输出电压Vo相连，另一端与电容C1相连，电容C1的一端与运算放大器N1的反向输入端相连，所述运算放大器N1的同相输入端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁寰宇，张石磊，邹扬，宋敏燕，田丽丽，童魁，刘心漪，郝克鹏，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十三研究所，
类型：新型
国别省市：安徽;34