本實(shí)用新型涉及Buck電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于碳化硅二極管的Buck電路。

背景技術(shù)：

Buck電路也稱為降壓式變換電路，是一種輸出電壓小于輸入電壓的單管不隔離直流變化電路。其電壓轉(zhuǎn)換效率高，可靠性好的特點(diǎn)，使得電路中電壓/電流波形快瞬變化，會(huì)產(chǎn)生電磁輻射干擾。

現(xiàn)有的Buck電路中的二極管一般采用超快速二極管，反向恢復(fù)的時(shí)間較短，但會(huì)產(chǎn)生電流尖刺，二極管的開關(guān)損耗較大，還會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于碳化硅二極管的Buck電路，以解決現(xiàn)有的Buck電路所存在的二極管的開關(guān)損耗較大，電磁輻射等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種基于碳化硅二極管的Buck電路，包括：

碳化硅二極管、MOS管、功率電感，所述碳化硅二極管的陰極直接連接至輸入直流電壓，所述碳化硅二極管的陽(yáng)極與所述MOS管的漏極相連，所述MOS管的源極接地，所述MOS管的柵極與PWM調(diào)制器相連，所述PWM調(diào)制器用于提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述MOS管；所述碳化硅二極管陽(yáng)極還與所述功率電感連接，所述功率電感與一電容組合形成Buck電路的輸出端以提供輸出直流電壓。

較佳地，所述碳化硅二極管、MOS管的數(shù)量分別為兩個(gè)，兩個(gè)碳化硅二極管的陰極和陰極、陽(yáng)極和陽(yáng)極分別相連，所述MOS管的漏極和源極分別相連，對(duì)應(yīng)地，所述PWM調(diào)制器也為兩個(gè)，分別為兩個(gè)MOS管的柵極提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

較佳地，還包括直流偏置的晶體管，所述晶體管設(shè)置于所述Buck電路所在的主回路中，以得到在溫度影響下的PN結(jié)壓降的變化，用于檢測(cè)所述主回路的溫度。

較佳地，還包括控制電路，所述控制電路與散熱裝置相連，用于獲取所述PN結(jié)壓降變化的電壓值，并根據(jù)所述電壓值控制所述散熱設(shè)備的工作效率。

較佳地，所述碳化硅二極管陽(yáng)極還與一電流傳感器的輸出端連接，所述電流傳感器的輸入端與所述功率電感連接，所述電流傳感器用于監(jiān)控和檢測(cè)功率電感的電流值。

較佳地，還包括控制電路，所述控制電路與所述PWM調(diào)制器相連，用于獲取所述電流值，并根據(jù)所述電流值調(diào)整所述PWM調(diào)制器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

本實(shí)用新型提供的基于碳化硅二極管的Buck電路具有以下有益效果：

(1)工作在連續(xù)模式的Buck變換器在具有輸出紋波小，電感峰值電流小的優(yōu)點(diǎn)，碳化硅二極管能夠在連續(xù)模式工作下的Buck變換器的續(xù)流階段消除反向尖峰電流，最大程度的減小開關(guān)損耗，提高開關(guān)頻率，能夠顯著的達(dá)到小型化的目標(biāo)。

(2)采用施加了直流偏置的晶體管置于Buck變換器主回路中檢測(cè)溫度，變換器中功率器件的溫度會(huì)影響晶體管的PN結(jié)壓降，此電壓被并實(shí)時(shí)反饋給控制電路，經(jīng)過放大后，控制電路根據(jù)內(nèi)置算法，智能控制散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，給系統(tǒng)以最經(jīng)濟(jì)散熱，避免過度冷卻，從而達(dá)到系統(tǒng)熱管理和電效率的最佳平衡。同時(shí)還提供額外的過熱保護(hù)功能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提供的基于碳化硅二極管的Buck電路原理圖；

圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的基于碳化硅二極管的Buck電路圖。

具體實(shí)施方式

為更好地說明本實(shí)用新型，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說明，具體如下：

如圖1所示，本實(shí)施例提供的基于碳化硅二極管的Buck電路，包括：

碳化硅二極管1、MOS管2、PWM調(diào)制器3及功率電感L、電容C，其中，碳化硅二極管1的陰極直接連接至輸入直流電壓VIN，碳化硅二極管1的陽(yáng)極與MOS管2的漏極相連，MOS管2的源極接地，MOS管2的柵極與PWM調(diào)制器3的輸出端相連，PWM調(diào)制器3用于提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)至柵極驅(qū)動(dòng)MOS管2；碳化硅二極管1的陽(yáng)極還與功率電感L連接，功率電感L與電容C組合形成Buck電路的輸出端以提供輸出直流電壓VO。

該Buck電路采用了碳化硅二極管與MOS管配合的方式進(jìn)行輸入電壓的降壓處理，由于碳化硅二極管具有尺寸小、反向恢復(fù)的時(shí)間為0的特點(diǎn)，使得該Buck電路的二極管開關(guān)基本沒有開關(guān)損耗，較好地克服了現(xiàn)有的Buck電路所存在的反向恢復(fù)電流尖峰、開關(guān)損耗較大的問題。

在一優(yōu)選實(shí)施例中，如圖2所示，本實(shí)施例中的碳化硅二極管為兩個(gè)，分別為CR1、CR2，相應(yīng)地MOS管的數(shù)量也為兩個(gè)且均為NMOS管，分別為Q2、Q3，其中，兩個(gè)碳化硅二極管的陰極、陽(yáng)極分別互相連接，兩個(gè)MOS管漏極和源極分別相連，對(duì)應(yīng)地，PWM調(diào)制器3也為兩個(gè)，分別為U1、U2，分別為兩個(gè)MOS管Q2、Q3的柵極提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

再次參見圖2，該電路還包括直流偏置的晶體管Q1，晶體管Q1設(shè)置于Buck電路所在的主回路中，且晶體管Q1與一控制電路CB1相連，用于檢測(cè)其所在的主回路在溫度影響下的PN結(jié)壓降值變化。其中，本實(shí)施例中的控制電路CB1為一單片機(jī)。

此外，根據(jù)需要本實(shí)施例中的控制電路CB1還與散熱裝置相連，用獲取晶體管Q1的PN結(jié)壓降，并根據(jù)此壓降值控制散熱裝置的工作效率。例如，該CB1與設(shè)置在Buck電路所在處的散熱風(fēng)扇相連，通過內(nèi)置算法，智能控制散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而對(duì)電路進(jìn)行散熱，避免過度冷卻，從而達(dá)到系統(tǒng)熱管理和電效率的最佳平衡，同時(shí)還可提供額外的過熱保護(hù)功能。

再次參見圖2，本實(shí)施例中的碳化硅二極管的陽(yáng)極還與一電流傳感器CS1的輸出端連接，電流傳感器CS1的輸入端與功率電感L連接，電流傳感器CS1用于監(jiān)控和檢測(cè)功率電感的電流值。

本實(shí)施例中，功率電感包括兩個(gè)分別為L(zhǎng)1和L2，其配合電容C2構(gòu)成LC濾波器，使得電路輸出加載在負(fù)載R1上的輸出電壓VO+和VO-。

其中，控制電路CB1還與PWM調(diào)制器U1、U2相連，控制電路CB1用于獲取電流值，并根據(jù)電流值調(diào)整PWM調(diào)制器U1、U2輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而調(diào)整MOS管。

上述的由碳化硅二極管、大功率MOS管、功率電感及電流傳感器組成Buck變換器，工作在連續(xù)模式。電流傳感器監(jiān)控和檢測(cè)電感電流，并反饋給控制電路，形成閉環(huán)控制。工作在連續(xù)模式的Buck變換器在具有輸出紋波小，電感峰值電流小的優(yōu)點(diǎn)，碳化硅二極管能夠在連續(xù)模式工作下的Buck變換器的續(xù)流階段消除反向尖峰電流，最大程度的減小開關(guān)損耗，提高開關(guān)頻率。所有上述特點(diǎn)都適合于大功率Buck變換器的應(yīng)用，并且能夠顯著的達(dá)到小型化的目標(biāo)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型所做的變形或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述的權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。