双极型晶体管型自激式Ｚｅｔａ变换器制造技术

一种双极型晶体管型自激式Ｚｅｔａ变换器，包括ＰＮＰ晶体管Ｑ１、电感Ｌ１、电容Ｃ２、二极管Ｄ１、电感Ｌ２和电容Ｃ３组成Ｚｅｔａ变换器的主回路，自激式Ｚｅｔａ变换器还包括ＰＮＰ晶体管Ｑ２，ＰＮＰ晶体管Ｑ１的发射极与直流输入电压Ｖｉ的正端相连，电感Ｌ１和电容Ｃ２的接点与ＰＮＰ晶体管Ｑ１的集电极相连，ＰＮＰ晶体管Ｑ２的发射极和集电极分别与ＰＮＰ晶体管Ｑ１的发射极和基极相连，ＰＮＰ晶体管Ｑ１的基极还通过电阻Ｒ１接于直流输入电压Ｖｉ的负端，电阻Ｒ２和电阻Ｒ３的串联支路并接于Ｑ１的发射极和集电极两端，电阻Ｒ２和电阻Ｒ３的接点与ＰＮＰ晶体管Ｑ２的基极相连。本发明专利技术电路电路结构简单、元器件数目少、拓宽应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自激式直流-直流变换器，应用于小功率开关稳压/稳流电源、高亮度 LED驱动电路等，尤其是一种自激式Zeta变换器。
技术介绍
与小功率线性电源和小功率他激式DC-DC变换器相比，小功率自激式DC-DC变换 器具有电路结构简单、元器件数目少、成本低、自启动和自保护性能好、适用工作电压范围 宽、效率高等优点。中国专利ZL99108088. 2公开了一种自激式降压DC-DC变换器，如图1所示。由PNP 晶体管Q1、耦合电感L1、二极管D1和电容C2组成Buck变换器的主回路，Vi、Vo分别为直 流输入、输出电压，R7为负载。耦合电感L2通过电容C1和电阻R3分别与Q1的发射极和 基极相连，PNP晶体管Q2的发射极和集电极也分别与Q1的发射极和基极相连。Q1的基极 由电阻R4接到Vi的负端。R1和R2相串联并接于Q1的发射极和NPN晶体管Q3的集电极 两端，R1和R2的接点与Q2的基极相连。R5和R6的串联支路并接于Vo两端，R5和R6的 接点与Q3的基极相连。Q3的发射极接于Vi的负端。该自激式降压DC-DC变换器的工作原 理如下当电路刚上电时，Q1饱和导通，D1、Q2均截止，Vi、Ql、Ll、C2、R7、R5、R6形成回路， L1和C2都处于充电储能状态。在充电过程中，L1的电流增加，电路的输出电压增加，相应 地Q1的射集极电压也随之增加，Q1的工作点逐渐退出饱和区，同时L1两端的电压下降。通 过耦合L2两端的电压也随之减小，同时加大了对Q1基极电流的分流量，造成Q1的基极电 流和集电极电流减小，进一步增加Q1的射集极电压，电路进入一种强烈的正反馈。这种正 反馈工作的结果是Q1的集电极电流迅速减小，当小于L1的电流时D1就开始导通为L1续 流，随后Q1截止。此时，L1、C2、R7、R5、R6和D1形成回路，L1进入放电释能状态。待L1放 电结束，D1截止，Q1又重新饱和导通，进入下一个自激周期。经历若干个周期后，当输出电 压达到设定值Vo，电压反馈支路R5、R6、Q3、R1、R2和Q2开始工作。当输出电压高于设定值 时，Q3导通，导致Q2导通并分流一部分Q1的基极电流，达到缩短Q1导通时间、延长Q1关 断时间的目的；当输出电压低于设定值时，Q3截止，导致Q2截止，Q1的开关时间又恢复原 样。由此，电路实现输出稳压。该电路的不足之处在于必需耦合电感L2参与电路的自激 工作，耦合电感L1和L2制作较复杂，电路元器件数目较多，对减小产品的成本和体积不利。中国专利ZL00122441. 7公开了一种自激式升压DC-DC变换器，如图2所示。由 NPN晶体管Q1、电感L1、二极管D1和电容C1组成Boost变换器的主回路，Vi、Vo分别为直 流输入、输出电压，R4为负载。NPN晶体管Q2的集电极和发射极分别与Q1的基极和发射极 相连。Q1的基极还通过电阻R1与Vi的正端相连。Q2的基极与R2和R3相连。R2的另一 端与Q1的集电极相连。R3的另一端则通过稳压管Z1接于Vo的正端。该自激式升压DC-DC 变换器的工作原理如下当电路刚上电时，Q1饱和导通，二极管D1截止，Vi、Ll、Ql形成回 路，L1处于充电储能状态。在充电过程中，电感L1的电流增加，相应地Q1的集射极电压也 随之增加，Q1的工作点逐渐退出饱和区。当Q1集射极电压增加到一定值以后，Q2的基极电流和集电极电流开始增加。同时，由于Q2对Q1基极电流的分流作用，Q1的基极电流、集 电极电流开始减小，进一步增加Q1的集射极电压，电路进入一种强烈的正反馈。这种正反 馈工作的结果是Q1的集电极电流迅速减小，当小于L1的电流时D1将导通为L1续流，随后 Q1截止。此时，Vi、Ll、Dl、Cl和R4形成回路，L1进入放电释能状态，电路的输出电压随之 增加。待L1放电结束，D1截止，Q1又重新饱和导通，进入下一个自激周期。经历若干个周 期后，当输出电压达到设定值Vo，电压反馈支路Z1、R3、Q2开始工作。当输出电压高于设定 值时，Z1导通，加大了 Q2集电极电流对Q1基极电流的分流作用，达到缩短Q1导通时间、延 长Q1关断时间的目的；当输出电压低于设定值时，Z1截止，Q1的开关时间又恢复原样。由 此，电路实现输出稳压。该电路的不足之处在于只能实现电路的升压变换，应用范围有限。
技术实现思路
为了克服现有的自激式降压DC-DC变换器电路结构复杂、元器件数目较多，以及 自激式升压DC-DC变换器应用范围较窄的不足，本专利技术提供一种电路结构简单、元器件数 目少、拓宽应用范围的双极型晶体管型自激式Zeta变换器。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种双极型晶体管型自激式Zeta变换器，包括PNP晶体管Q1、电感L1、电容C2、二 极管D1、电感L2和电容C3组成Zeta变换器的主回路，负载R6两端的电压为直流输出电 压Vo，直流输入电压Vi的负端与直流输出电压Vo的负端相连，所述负载R6与电容C3并 联，所述直流输出电压Vo的正端和电容C3的接点与电感L2的一端相连，所述电感L2的另 一端分别与电容C2的一端、二极管D1的阴极相连，所述二极管D1的阳极与直流输入电压 Vi的负端相连，所述电容C2的另一端与电感L1的一端相连，所述电感L1的另一端与所述 直流输出电压Vi的负端相连，所述直流输出电压Vo的负端和电容C3的接点与直流输入电 压Vi的负端相连，所述自激式Zeta变换器还包括PNP晶体管Q2，PNP晶体管Q1的发射极 与直流输入电压Vi的正端相连，电感L1和电容C2的接点与PNP晶体管Q1的集电极相连， PNP晶体管Q2的发射极与PNP晶体管Q1的发射极相连，PNP晶体管Q2的集电极与PNP晶 体管Q1的基极相连，PNP晶体管Q1的基极还通过电阻R1接于直流输入电压Vi的负端，电 阻R2和电阻R3的串联支路并接于Q1的发射极和集电极两端，电阻R2和电阻R3的接点与 PNP晶体管Q2的基极相连。作为优选的一种方案，所述自激式Zeta变换器还包括电压反馈支路(如图3)，稳 压管Z1和电阻R5的串联支路并接于直流输出电压Vo两端，稳压管Z1和电阻R5的接点和 NPN晶体管Q3的基极相连；NPN晶体管Q3的集电极通过电阻R4和PNP晶体管Q2的基极相 连，NPN晶体管Q3的发射极接于直流输入电压Vi的负端。作为优选的另一种方案，所述自激式Zeta变换器还包括电流反馈支路(如图4) 检测电阻R5和电容C4的并联支路一端与电阻R6和NPN晶体管Q3的基极相连，另一端则 与直流输入电压Vi的负端相连；NPN晶体管Q3的集电极通过电阻R4和PNP晶体管Q2的 基极相连，NPN晶体管Q3的发射极接于直流输入电压Vi的负端。更进一步，所述电阻R3两端并联电容C1，可加快Q2和Q1的开关速度。所述自激式Zeta变换器还包括二极管D2，PNP晶体管Q1的集电极和电容C2的接 点与二极管D2的阳极连接，电感L1与电阻R3的接点与二极管D2的阴极连接，可防止电感L1的电流倒流利于电路自激工作。本专利技术的技术构思为将双BJT自激基本单元电路应用于Zeta变换器中，使它们 成为新的自激式DC-DC变换器(如图3、4所示)。双BJT自激基本单元电路由晶体管Q1和 Q2、电阻R2和R3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极型晶体管型自激式Ｚｅｔａ变换器，包括ＰＮＰ晶体管Ｑ１、电感Ｌ１、电容Ｃ２、二极管Ｄ１、电感Ｌ２和电容Ｃ３组成Ｚｅｔａ变换器的主回路，负载Ｒ６两端的电压为直流输出电压Ｖｏ，直流输入电压Ｖｉ的负端与直流输出电压Ｖｏ的负端相连，所述负载Ｒ６与电容Ｃ３并联，所述直流输出电压Ｖｏ的正端和电容Ｃ３的接点与电感Ｌ２的一端相连，所述电感Ｌ２的另一端分别与电容Ｃ２的一端、二极管Ｄ１的阴极相连，所述二极管Ｄ１的阳极与直流输入电压Ｖｉ的负端相连，所述电容Ｃ２的另一端与电感Ｌ１的一端相连，所述电感Ｌ１的另一端与所述直流输入电压Ｖｉ的负端相连，所述直流输出电压Ｖｏ的负端和电容Ｃ３的接点与直流输入电压Ｖｉ的负端相连，其特征在于：所述自激式Ｚｅｔａ变换器还包括ＰＮＰ晶体管Ｑ２，ＰＮＰ晶体管Ｑ１的发射极与直流输入电压Ｖｉ的正端相连，电感Ｌ１和电容Ｃ２的接点与ＰＮＰ晶体管Ｑ１的集电极相连，ＰＮＰ晶体管Ｑ２的发射极与ＰＮＰ晶体管Ｑ１的发射极相连，ＰＮＰ晶体管Ｑ２的集电极与ＰＮＰ晶体管Ｑ１的基极相连，ＰＮＰ晶体管Ｑ１的基极还通过电阻Ｒ１接于直流输入电压Ｖｉ的负端，电阻Ｒ２和电阻Ｒ３的串联支路并接于Ｑ１的发射极和集电极两端，电阻Ｒ２和电阻Ｒ３的接点与ＰＮＰ晶体管Ｑ２的基极相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]