高效率反激式dc-dc轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，具體的是涉及一種利用電感和電容等元件作為儲能元件完成電壓轉(zhuǎn)換功能的高效率反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]DC-DC轉(zhuǎn)換器最小系統(tǒng)由只有一個開關(guān)，一個變壓器，一個二極管和兩個電容(一個在輸入端口和第二個在輸出端口)組成。低輸出電壓的轉(zhuǎn)換器，整流二極管正向壓降的傳導(dǎo)損耗成為主導(dǎo)損失，這種損失在某些情況下可以達到50%的總功率損耗；已知的反激式轉(zhuǎn)換器的基本原理圖如圖1所示，用具有低的導(dǎo)通電阻的M定的輸出電壓是恒定的頻率控制信號。對輸出電路來說，由變壓器2的次級繞組3提供一個極性交替電壓，在主開關(guān)SI的開關(guān)的關(guān)斷周期中，同步整流器S2耦合一個輸出電路，該輸出電路由一個負載R和濾波電容器C并聯(lián)組成；同步整流器S2接收通過一個反相器4的控制信號Vc (S2)。其缺點是:該反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器工作在CCM、DCM或臨界導(dǎo)通模式下，都不可避免存在主開關(guān)SI和同步整流器S2交叉?zhèn)鲗?dǎo)過程中功率損耗或同步整流器S2中二極管反向恢復(fù)所導(dǎo)致的損耗。
[0003]浙江大學申請的發(fā)明專利零電壓開關(guān)反激式直流-直流電源轉(zhuǎn)換裝置，包括一個反激電路，反激電路設(shè)有一個箝位電路，箝位電路包括一個輔助開關(guān)，一個電容以及一個輔助二極管，輔助開關(guān)與輔助二極管并聯(lián)輔助開關(guān)與電容串聯(lián)組成輔助支路，輔助支路并聯(lián)在反激電路的變壓器原邊繞組兩端或并聯(lián)在原邊開關(guān)兩端，原邊開關(guān)與輔助開關(guān)不是互補工作的，輔助開關(guān)僅在原邊開關(guān)導(dǎo)通前導(dǎo)通一段時間，在原邊開關(guān)導(dǎo)通時，原邊開關(guān)承受的電壓接近為零。
[0004]該發(fā)明有一定局限性，主要是降低主開關(guān)的電源損耗，不能實現(xiàn)降低MOSFET 二極管在閉合、斷開時的損耗，故其反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器只有在空載或輕載的條件下，才能實現(xiàn)高效率的輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對上述不足，而提出的一種可以消除由交叉?zhèn)鲗?dǎo)和反向恢復(fù)引起的損耗，提高DC-DC轉(zhuǎn)換器效率的高效率反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:高效率反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器包括變壓器，連接在變壓器初級繞組回路中的串聯(lián)連接的主開關(guān)Si和輸入電壓源，連接在變壓器次級繞組回路中的同步整流器S2和輸出負載R以及為輸出電路濾波的電容C，其特征是:在主開關(guān)SI的一個輸入端與同步整流器S2的一個輸入端之間連接有一個數(shù)字控制電路。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的數(shù)字控制電路包括第一、第二比較器，兩個雙穩(wěn)態(tài)電路和與門邏輯電路，第一比較器的輸出端接一個雙穩(wěn)態(tài)電路的R輸入端，第二比較器的輸出端接另一個雙穩(wěn)態(tài)電路的R輸入端，第一比較器正極輸入端連接在變壓器次級繞組的兩端，負極端連接一個電壓值通常為O的電壓信號V r e f I ;第二比較器正極輸入端連接在變壓器次級繞組回路中同步整流器S 2的兩端，負極端連接一個電壓值通常為O的電壓信號V r e f 2，兩個雙穩(wěn)態(tài)電路的S輸入端通過反相器接與門邏輯電路的一個輸入端，一個雙穩(wěn)態(tài)電路的Q輸出端接與門邏輯電路的一個輸入端，另一個雙穩(wěn)態(tài)電路的非Q輸出端接與門邏輯電路的一個輸入端。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案中所述的兩個雙穩(wěn)態(tài)電路均是RS觸發(fā)電路。
[0009]本發(fā)明的高效率反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器，采用數(shù)字控制電路替換現(xiàn)有技術(shù)的反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電路對同步整流器驅(qū)動，能保證極性交替電壓信號和主開關(guān)電壓信號控制同步整流器閉合和斷開；相對于已有的反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器電路，本發(fā)明消除了主開關(guān)和同步整流器交叉?zhèn)鲗?dǎo)過程功率損耗，提高了反激式轉(zhuǎn)換器的效率。
【附圖說明】
[0010]圖1是已有技術(shù)的電原理圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的電原理圖。
[0012]圖3是圖2中數(shù)字控制電路的電原理圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖2、3所示，變壓器2的初級繞組I通過主開關(guān)SI與輸入電源Vin連接，變壓器2次級繞組3的輸出端通過同步整流器S2與一個負載R和濾波電容器C并聯(lián)電路耦合，在主開關(guān)SI的一個輸入端與同步整流器S2的一個輸入端之間連接有一個數(shù)字控制電路4;數(shù)字控制電路4包括第一、第二比較器5、6，兩個雙穩(wěn)態(tài)電路8、9和與門邏輯電路10 ;第一比較器5的輸出端接雙穩(wěn)態(tài)電路8的R輸入端，第二比較器6的輸出端接雙穩(wěn)態(tài)電路9的R輸入端；第一比較器5正極輸入端連接在變壓器2次級繞組3的兩端電壓，由變壓器2次級繞組3的極性交替為第一比較器5提供電壓(Vs+1s-)，第一比較器5的負極端連接一個電壓值通常為O的電壓信號V r e f I ;第二比較器6正極輸入端接變壓器2次級繞組3回路中同步整流器S 2兩端電壓VA-B，第二比較器6負極端連接一個電壓值通常為O的電壓信號V r e f 2 ;兩個雙穩(wěn)態(tài)電路8、9的S輸入端通過反相器7接與門邏輯電路10的一個輸入端，雙穩(wěn)態(tài)電路8的Q輸出端接與門邏輯電路10的一個輸入端，雙穩(wěn)態(tài)電路9的非Q輸出端接與門邏輯電路10的一個輸入端,兩個雙穩(wěn)態(tài)電路8、9均是RS觸發(fā)電路；工作原理:數(shù)字控制電路4的輸出信號Vc (S2)用來打開和關(guān)閉同步整流器S2，主開關(guān)SI控制信號Vc (SI)通過反相器7連接輸入到與門邏輯電路10中；主開關(guān)SI控制信號Vc (SI)也作為雙穩(wěn)態(tài)電路8、9的S輸入端；與門邏輯電路10為同步整流器S2提供控制信號Vc (S2);該電路的主要特點是:同步整流器S2的開啟信號由變壓器2次級繞組3上的極性交替電壓(Vs+1s-)提供，同步整流器S2的閉合信號由變壓器2的初級回路主開關(guān)控制信號Vc (SI)提供。主開關(guān)SI和同步整流器S2交叉?zhèn)鲗?dǎo)過程使功率損耗消除。
【主權(quán)項】
1.一種高效率反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括變壓器(2)，連接在變壓器(2)初級繞組(I )回路中的串聯(lián)連接的主開關(guān)SI和輸入電壓源，連接在變壓器(2 )次級繞組(3 )回路中的同步整流器S2和輸出負載R以及為輸出電路濾波的電容C，其特征是:在主開關(guān)SI的一個輸入端與同步整流器S2的一個輸入端之間連接有一個數(shù)字控制電路(4 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效率反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征是:所述的數(shù)字控制電路(4)包括第一、第二比較器(5、6 )，兩個雙穩(wěn)態(tài)電路(8、9)和與門邏輯電路(10)，第一比較器(5)的輸出端接一個雙穩(wěn)態(tài)電路(8 )的R輸入端，第二比較器(6)的輸出端接另一個雙穩(wěn)態(tài)電路(9 )的R輸入端，第一比較器(5)正極輸入端連接在變壓器(2)次級繞組(3)的兩端，負極端連接一個電壓值通常為O的電壓信號V r e f I ;第二比較器(6)正極輸入端連接在變壓器(2 )次級繞組(3)回路中同步整流器S 2的兩端，負極端連接一個電壓值通常為O的電壓信號V r e f 2，兩個雙穩(wěn)態(tài)電路(8、9)的S輸入端通過反相器(7)接與門邏輯電路(10)的一個輸入端，一個雙穩(wěn)態(tài)電路(8)的Q輸出端接與門邏輯電路(10)的一個輸入端,另一個雙穩(wěn)態(tài)電路(9 )的非Q輸出端接與門邏輯電路(10)的一個輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效率反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器，其特征是:所述的兩個雙穩(wěn)態(tài)電路(8、9)均是RS觸發(fā)電路。
【專利摘要】本發(fā)明的名稱是高效率反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器，涉及一種DC-DC轉(zhuǎn)換器。它主要是解決已知的反激式轉(zhuǎn)換器存在主開關(guān)S1和同步整流器S2交叉?zhèn)鲗?dǎo)過程中功率損耗或同步整流器S2中二極管反向恢復(fù)所導(dǎo)致的損耗的問題。本發(fā)明的 反激式DC-DC轉(zhuǎn)換器包括變壓器，連接在變壓器初級繞組回路中的串聯(lián)連接的主開關(guān)S1和輸入電壓源，連接在變壓器次級繞組回路中的同步整流器S2和輸出負載R以及為輸出電路濾波的電容C，其特征是：在主開關(guān)S1的一個輸入端與同步整流器S2的一個輸入端之間連接有一個數(shù)字控制電路。本發(fā)明采用數(shù)字控制電路的驅(qū)動電路，消除了主開關(guān)和同步整流器交叉?zhèn)鲗?dǎo)過程功率損耗，提高了反激式轉(zhuǎn)換器的效率。
【IPC分類】H02M3-335
【公開號】CN104660050
【申請?zhí)枴緾N201410084909
【發(fā)明人】敬華兵, 梁金成, 彭力, 楊秋良, 周洪生, 唐友軍, 周朝陽, 楊永龍, 亢黎明, 郭軍建
【申請人】襄陽南車電氣系統(tǒng)技術(shù)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年3月10日