一种基于MOSFET的自激式Buck-Boost变换器，包括由输入电容Ci、N型MOSFET?M1、电感L、二极管D和电容Co组成的Buck-Boost变换器主回路，该自激式Buck-Boost变换器还包括辅助电源U1，采用的单MOSFET基本自激单元电路由N型MOSFET?M1、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、滞环比较器U3和驱动电路U2组成。本发明专利技术提供一种效率较高、适用功率范围较宽的基于MOSFET的自激式Buck-Boost变换器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自激式直流-直流(DC-DC)变换器，应用于开关稳压或稳流电源、高亮度LED驱动电路等，尤其是一种自激式Buck-Boost变换器。
技术介绍
与线性(稳压或稳流)调节器和他激式DC-DC变换器相比，自激式DC-DC变换器具有性价比高的显著优点。图1给出的是一种基于BJT(双极型晶体管)的自激式 Buck-Boost变换器，包括由输入电容Ci、PNP型BJT Q1、电感L、二极管D和输出电容Co组成的Buck-Boost变换器主回路，输入电容Ci与直流电压源Vi并联，输出电容Co两端电压为直流输出电压Vo，负载Ro与输出电容Co并联，直流电压源Vi的负端与直流输出电压Vo 的正端相连，直流电压源Vi的正端与PNP型BJT Ql的发射极相连，PNP型BJT Ql的集电极与电感L的一端以及二极管D的阴极相连，电感L的另一端与直流电压源Vi的负端相连，二极管D的阳极与直流输出电压Vo的负端相连。图1所示基于BJT的自激式Buck-Boost变换器还包括PNP型BJT Q2，PNP型BJT Q2的发射极和集电极分别与PNP型BJT Ql的发射极和基极相连，PNP型BJT Ql的基极还通过电阻Rl接于直流电压源Vi的负端，电阻R3和电容Cl组成并联支路，所述并联支路的一端与PNP型BJT Ql的集电极相连，所述并联支路的另一端与PNP型BJTQ2的基极以及电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与PNP型BJTQ2 的发射极相连。图1所示基于BJT的自激式Buck-Boost变换器还包括电压反馈支路，稳压管Zl的阴极与直流电压源Vi的负端相连，稳压管Zl的阳极与NPN型BJT Q3的基极以及电阻R5的一端相连，NPN型BJT Q3的发射极与电阻R5的另一端以及直流输出电压Vo的负端相连，NPN型BJT Q3的集电极通过电阻R4和PNP型BJT Q2的基极相连。该电路的不足之处在于主开关管Ql采用BJT，因BJT的工作特性导致电路效率不够高，比较适合小功率(数瓦级以下)的场合。
技术实现思路
为克服基于BJT的自激式Buck-Boost变换器效率不够高以及仅仅适用于小功率的不足，本专利技术提供一种效率较高、适用功率范围较宽的基于MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)的自激式Buck-Boost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基于MOSFET的自激式Buck-Boost变换器，包括由输入电容Ci、N型MOSFET Ml、电感L、二极管D和电容Co组成的Buck-Boost变换器主回路，输入电容Ci与直流电压源Vi并联，输出电容Co两端电压为直流输出电压Vo，负载Ro与输出电容Co并联，直流电压源Vi的负端与直流输出电压Vo的正端相连，直流电压源Vi的正端与N型MOSFET Ml的漏极相连，N型MOSFET Ml的源极与电感L的一端以及二极管D的阴极相连，电感L的另一端与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与直流电压源Vi的负端相连，二极管D的阳极与直流输出电压Vo的负端相连；所述基于MOSFET的自激式Buck-Boost变换器还包括辅助电源Ul、驱动电路U2和滞环比较器U3,辅助电源Ul用于提供驱动电路U2和滞环比较器U3工作所需的直流电源电压，对直流输入电压Vi进行升压或降压的变换处理；驱动电路U2的输入端与滞环比较器 U3的输出端连接，驱动电路U2的输出端与N型MOSFET Ml的门极相连，驱动电路U2为N型 MOSFET Ml的开通和关断提供驱动；滞环比较器U3的输入端与电容Cl、电阻R1、电阻R2和电阻R3的一端相连，电容Cl和电阻R3的另一端与直流电压源Vi的负端相连，电阻Rl的另一端与二极管Dl的阴极相连，电阻R2的另一端与二极管D2的阳极相连，二极管Dl的阳极和二极管D2的阴极与N型M0SFETM1的源极相连。所述基于MOSFET的自激式Buck-Boost变换器还包括过流保护支路，所述过流保护支路包括电阻R5、电容C2、NPN型BJT Q2和PNP型BJT Ql,电阻R5的一端与电感L和电阻R4的接点相连，电阻R5的另一端与电容C2的一端以及NPN型BJT Q2的基极相连，电容 C2的另一端与NPN型BJT Q2的发射极以及直流电压源Vi的负端相连，NPN型BJT Q2的集电极与PNP型BJT Ql的基极相连，PNP型BJT Ql的发射极与N型MOSFET Ml的源极相连， PNP型BJT Ql的集电极与滞环比较器U3的输入端相连。作为优选的一种方案所述基于MOSFET的自激式Buck-Boost变换器还包括电压反馈支路，所述电压反馈支路包括电阻R8、电容C3、电阻R7、NPN型BJT Q3、电阻R6和PNP 型BJT Ql,电阻R8和电容C3组成并联支路，所述并联支路的一端与直流输出电压Vo的正端相连，所述并联支路的另一端与电阻R7的一端以及NPN型BJTQ3的基极相连，NPN型BJT Q3的发射极与电阻R7的另一端以及直流输出电压Vo的负端相连，NPN型BJT Q3的集电极通过电阻R6与PNP型BJT Ql的基极相连。本专利技术中，过流保护支路和电压反馈支路可以共用PNP型BJTQl。作为优选的另一种方案所述基于MOSFET的自激式Buck-Boost变换器还包括电流反馈支路，所述电流反馈支路包括检测电阻R9、电压放大器U4、电阻R8、电容C3、电阻R7、 NPN型BJT Q3、电阻R6和PNP型BJT Q1，检测电阻R9与负载Ro组成串联支路，所述串联支路与输出电容Co并联，检测电阻R9的一端与直流电压源Vi的负端相连，检测电阻R9的另一端与负载Ro的一端以及电压放大器U4的输入端相连，电阻R8和电容C3组成并联支路， 所述并联支路的一端与电压放大器U4的输出端相连，所述并联支路的另一端与电阻R7的一端以及NPN型BJT Q3的基极相连，NPN型BJT Q3的发射极与电阻R7的另一端以及直流电压源Vi的负端相连，NPN型BJTQ3的集电极通过电阻R6与PNP型BJT Ql的基极相连。本专利技术中，过流保护支路和电流反馈支路可以共用PNP型BJTQl。本专利技术的技术构思为将单MOSFET基本自激单元电路应用于Buck-Boost变换器中，使之成为新的自激式DC-DC变换器(如图2、3所示)。单MOSFET基本自激单元电路由 N型MOSFET Ml、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容Cl、滞环比较器U3和驱动电路U2组成。其特征如下M1为Buck-Boost变换器主回路中的开关器件，Ml的门极与驱动电路U2的输出端相连，Ml的源极与二极管Dl的阳极和二极管D2的阴极相连，Dl的阴极与电阻Rl的一端相连，D2的阳极与电阻R2的一端相连，电阻Rl和电阻R2的另一端与滞环比较器U3的输入端以及电容Cl和电阻R3的一端相连，电容Cl和电阻R3的另一端与直流电压源Vi的负端相连，滞环比较器U3的输出端与驱动电路U2的输入端相连。为获得稳定的直流输出电压，在Buck-Boost变换器主回路的输出端与单MOSFET基本自激单元电路的端口之间可增加一条电压反馈支路，可由PNP型BJT QU NPN型BJT Q3、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电容C3等组成(本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，南余荣，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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