高压宽范围输入的升压电路和软开关电路制造技术

本申请涉及一种高压宽范围输入的升压电路和软开关电路，升压电路包括主功率开关、主绕组、第一电容、主二极管和第一软启动控制单元，主绕组、第一电容和主二极管位于同一回路并两两相连，主二极管的正极连于第一电容的正极或主二极管的负极连于第一电容的负极，主绕组的两端分别耦接于主功率输入的正极和负极，主功率开关串联于主功率输入和主绕组之间，第一电容的两端作为升压电路的输出端；主功率开关上设置有第一控制端；第一软启动控制单元包括位于同一回路并两两相连的辅助开关、辅助绕组和第二电容，辅助绕组磁耦合于主绕组，辅助开关上设置有第二控制端。本申请具有实现宽范围调压并降低开关损耗的优点。围调压并降低开关损耗的优点。围调压并降低开关损耗的优点。

【技术实现步骤摘要】
高压宽范围输入的升压电路和软开关电路


[0001]本申请涉及高压应用的领域，尤其是涉及一种高压宽范围输入的升压电路和软开关电路。

技术介绍

[0002]高压DC/DC模块在实际中需求较多，根据功率大小实现方案一般有反激、正激以及桥式电路等拓扑实现，但是在实际应用中，有些场合需要适应宽范围输入，并且需要保持较高的转换效率。在相关技术中，如图1的BOOST电路和图2的BUCK
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BOOST电路采用了一级转换拓扑的方案，输出二次侧功率开关管由于输入电压范围宽，承受较高的电压应力，需要选择规格更高的器件，性能指标、转换效率以及可靠性均有所下降。如果采用桥式整流等方法直接调压，则在电路参数固定后，输入范围较窄且难以调整。

技术实现思路

[0003]为了实现DC/DC模块的宽范围调压并降低开关损耗，本申请提供一种高压宽范围输入的升压电路和软开关电路。
[0004]第一方面，本申请提供的一种高压宽范围输入的升压电路，采用如下的技术方案：一种高压宽范围输入的升压电路，包括主功率开关Q1、主绕组L1、第一电容C1、主二极管D1和第一软启动控制单元，所述主绕组L1、第一电容C1和主二极管D1位于同一回路并两两相连，所述主二极管D1的阳极连于第一电容C1的正极或所述主二极管D1的阴极连于第一电容C1的负极，所述主绕组L1的两端分别耦接于主功率输入的正极和负极，所述主功率开关Q1串联于主功率输入和主绕组L1之间，所述第一电容C1的两端作为升压电路的输出端；所述主功率开关Q1上设置有用于接收控制信号以控制主功率开关Q1通断的第一控制端；所述第一软启动控制单元包括位于同一回路并两两相连的辅助开关Q2、辅助绕组L2和第二电容C2，所述辅助绕组L2磁耦合于主绕组L1，所述辅助开关Q2上设置有用于接收控制信号以控制辅助开关Q2通断的第二控制端。
[0005]通过采用上述技术方案，在BUCK
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BOOST电路中增加辅助绕组L2，将辅助整流方式由二极管改成同步整流方式，主功率工作在DCM方式下。在主功率开通之前，先让同步整流导通固定时间，将辅助电源的能量储存在电感中，关闭之后，能量在电感主输出端反激，导通主管体二极管，实现软开关开通。具体来说，常规的BUCK
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BOOST电路在开关过程中，主功率开关Q1同时发生的电流变化和电压变化，将会产生开关损耗，在低压输入下开关损耗不明显，但是在高压输入下则较大，容易导致开关损坏，因此难以应用于高压场景。在本方案中，通过第一软启动控制单元的设置，将主功率开关Q1两端的电压变化和经过的电流变化过程错开，也就是使得主功率开关Q1两端电压变化过程中经过主功率开关Q1的电流极低，且在经过主功率开关Q1的电流的变化过程中主功率开关Q1两端电压极低，从而使得开关损耗相比于常规的BUCK
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BOOST电路大大降低，从而方便实现DC/DC模块的宽范围调压。
[0006]可选的，所述第一控制端和第二控制端周期性输入控制信号，每个周期分为四个阶段，在第一阶段T1向第一控制端发送控制信号以关断主功率开关Q1，向第二控制端发送控制信号以导通辅助开关Q2，在第二阶段T2第一控制端发送控制信号以关断主功率开关Q1，向第二控制端发送控制信号以关断辅助开关Q2，在第三阶段T3向第一控制端发送控制信号以导通主功率开关Q1，向第二控制端发送控制信号以关断辅助开关Q2，在第四阶段T4向第一控制端发送控制信号以关断主功率开关Q1，向第二控制端发送控制信号以关断辅助开关Q2。
[0007]可选的，在第一阶段T1中，第二电容C2在辅助开关Q2的导通阶段中放电以使辅助绕组L2通过电流，主绕组L1生成感应电流并拉高主绕组L1靠近主功率输入正极一端的电势，拉低主绕组L1靠近主功率开关Q1负极一端的电势，以在主绕组L1充电前降低主功率开关Q1两端的电势差；第一电容C1放电以向升压电路的输出端供电，主二极管D1阻断主绕组L1对升压电路的输出端供电；在第二阶段T2中，第二电容C2在辅助开关Q2的关断阶段中对其它负载放电，主绕组L1放电并保持拉高主绕组L1靠近主功率输入正极一端的电势，拉低主绕组L1靠近主功率开关Q1负极一端的电势，主二极管D1阻断主绕组L1对升压电路的输出端供电；在第三阶段T3中，主绕组L1在主功率开关Q1的导通阶段中充电；第一电容C1放电以向升压电路的输出端供电，主绕组L1放电前主二极管D1阻断主功率输出对升压电路的输出端供电，辅助绕组L2在主功率开关Q1的导通过程中充电；在第四阶段T4中，主绕组L1在主功率开关Q1的关断阶段中放电，主二极管D1导通以使主绕组L1以向第一电容C1充电和对升压电路的输出端供电，辅助绕组L2产生感应电并给第二电容C2充能。
[0008]通过采用上述技术方案，在第一阶段T1中，主绕组L1在辅助绕组L2的作用下产生感应电动势，在第二阶段T2中，主绕组L1放电，均生成感应电流并拉高主绕组L1靠近主功率输入正极一端的电势，拉低主绕组L1靠近主功率开关Q1负极一端的电势，以在主绕组L1充电前降低主功率开关Q1两端的电势差。也就是说，在第四阶段T4L1放电结束后导致的主功率开关Q1两端的高电势，将会在第一阶段T1和第二阶段T2被消除，以保证在第三阶段T3主功率开关Q1打开而产生逐渐增大的电流时，主功率开关Q1两端保持低电平。
[0009]可选的，所述第一电容C1为电解电容且正极耦接于主功率输入的负极，负极耦接于主功率输入的正极；可选的，所述第二电容C2为电解电容且所述第二电容C2的负极耦接于第一接入端，所述第一接入端为辅助绕组L2相对于主绕组L1耦接于主功率输入正极的一端的同名端。
[0010]可选的，所述主功率开关Q1为NMOS管，所述主功率开关Q1的栅极为所述第一控制端，源极连于主功率输入的负极，漏极连于主绕组L1。
[0011]可选的，所述主功率开关Q1为NMOS管，所述主功率开关Q1的栅极为所述第一控制端，漏极连于主功率输入正极，源极连于主绕组L1。
[0012]可选的，所述主功率开关Q1为PMOS管，所述主功率开关Q1的栅极为所述第一控制端，漏极连于主功率输入的负极，源极连于主绕组L1。
[0013]可选的，所述主功率开关Q1为PMOS管，所述主功率开关Q1的栅极为所述第一控制
端，源极连于主功率输入的正极，漏极连于主绕组L1。
[0014]可选的，所述主功率开关Q1为NPN型三极管，所述主功率开关Q1的基极为所述第一控制端，发射极连于主功率输入的负极，集电极连于主绕组L1。
[0015]可选的，所述主功率开关Q1为NPN型三极管，所述主功率开关Q1的基极为所述第一控制端，集电极连于主功率输入的正极，发射极连于主绕组L1。
[0016]可选的，所述主功率开关Q1为PNP型三极管，所述主功率开关Q1的基极为所述第一控制端，集电极连于主功率输入的负极，发射极连于主绕组L1。
[0017]可选的，所述主功率开关Q1为PNP型三极管，所述主功率开关Q1的基极为所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压宽范围输入的升压电路，其特征在于，包括主功率开关Q1、主绕组L1、第一电容C1、主二极管D1和第一软启动控制单元，所述主绕组L1、第一电容C1和主二极管D1位于同一回路并两两相连，所述主二极管D1的阳极连于第一电容C1的正极或所述主二极管D1的阴极连于第一电容C1的负极，所述主绕组L1的两端分别耦接于主功率输入的正极和负极，所述主功率开关Q1串联于主功率输入的正极和主绕组L1之间或串联于主功率输入的负极和主绕组L1之间，所述第一电容C1的两端作为升压电路的输出端；所述主功率开关Q1上设置有用于接收控制信号以控制主功率开关Q1通断的第一控制端；所述第一软启动控制单元包括位于同一回路并两两相连的辅助开关Q2、辅助绕组L2和第二电容C2，所述辅助绕组L2磁耦合于主绕组L1，所述辅助开关Q2上设置有用于接收控制信号以控制辅助开关Q2通断的第二控制端。2.根据权利要求1所述的高压宽范围输入的升压电路，其特征在于，所述第一控制端和第二控制端周期性输入控制信号，每个周期分为四个阶段，在第一阶段T1向第一控制端发送控制信号以关断主功率开关Q1，向第二控制端发送控制信号以导通辅助开关Q2，在第二阶段T2第一控制端发送控制信号以关断主功率开关Q1，向第二控制端发送控制信号以关断辅助开关Q2，在第三阶段T3向第一控制端发送控制信号以导通主功率开关Q1，向第二控制端发送控制信号以关断辅助开关Q2，在第四阶段T4向第一控制端发送控制信号以关断主功率开关Q1，向第二控制端发送控制信号以关断辅助开关Q2。3.根据权利要求2所述的高压宽范围输入的升压电路，其特征在于，在第一阶段T1中，第二电容C2在辅助开关Q2的导通阶段中放电以使辅助绕组L2通过电流，主绕组L1生成感应电流并拉高主绕组L1靠近主功率输入正极一端的电势，拉低主绕组L1靠近主功率开关Q1负极一端的电势，以在主绕组L1充电前降低主功率开关Q1两端的电势差；第一电容C1放电以向升压电路的输出端供电，主二极管D1阻断主绕组L1对升压电路的输出端供电；在第二阶段T2中，第二电容C2在辅助开关Q2的关断阶段中对其它负载放电，主绕组L1放电并保持拉高主绕组L1靠近主功率输入正极一端的电势，拉低主绕组L1靠近主功率开关Q1负极一端的电势，主二极管D1阻断主绕组L1对升压电路的输出端供电；在第三阶段T3中，主绕组L1在主功率开关Q1的导通阶段中充电；第一电容C1放电以向升压电路的输出端供电，主绕组L1放电前主二极管D1阻断主功率输出对升压电路的输出端供电，辅助绕组L2在主功率开关Q1的导通过程中充电；在第四阶段T4中，主绕组L1在主功率开关Q1的关断阶段中放电，主二极管D1导通以使主绕组L1以向第一电容C1充电和对升压电路的输出端供电，辅助绕组L2产生感应电并给第二电容C2充能。4.根据权利要求1所述的高压宽范围输入的升压电路，其特征在于，所述第一电容C1为电解电容且正极耦接于主功率输入的负极，负极耦接于主功率输入的正极；和/或，所述第二电容C2为电解电容且所述第二电容C2的负极耦接于第一接入端，所述第一接入端为辅助绕组L2相对于主绕组L1耦接于主功率输入正极的一端的同名端。5.根据权利要求1所述的高压宽范围输入的升压电路，其特征在于，所述主功率开关Q1为NMOS管，所述主功率开关Q1的栅极为所述第一控制端，源极连于主功率输入的负极，漏极连于主绕组L1；
或，所述主功率开关Q1为NMOS管，所述主功率开关Q1的栅极为所述第一控制端，漏极连于主功率输入正极，源极连于主绕组L1；或，所述主功率开关Q1为PMOS管，所述主功率开关Q1的栅极为所述第一控制端，漏极连于主功率输入的负极，源极连于主绕组L1；或，所述主功率开关Q1为PMOS管，所述主功率开关Q1的栅极为所述第一控制端，源极连于主功率输入的正极，漏极连于主绕组L1；或，所述主功率开关Q1为NPN型三极管，所述主功率开关Q1的基极为所述第一控制端，发射极连于主功率输入的负极，集电极连于主绕组L1；或，所述主功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃斌，崔荣明，臧晓敏，宋栋梁，
申请(专利权)人：深圳市皓文电子有限公司，
类型：发明
国别省市：