CN101860219B

CN101860219B - 一种dc-dc变换器

Info

Publication number: CN101860219B
Application number: CN2010101822876A
Authority: CN
Inventors: 钟启豪; 李战伟; 王智勇; 喻加
Original assignee: SHENZHEN VAPEL POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shenzhen holdluck-zyt supply technology Limited by Share Ltd
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2030-05-25
Also published as: CN101860219A

Abstract

本发明提供一种DC-DC变换器，包括：输入部，和通过变压器耦合的输出部；所述输入部包括：与所述变压器原边并联耦合的磁复位电路，和其漏极与所述变压器原边串联耦合的第三MOS管，所述第三MOS管的源极耦合到地；所述输出部包括：第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、二极管、第一辅助绕组、第二辅助绕组、滤波电感和滤波电容。本发明的技术方案的优点在于，由于第一辅助绕组和第二辅助绕组可以分时复用，可以进一步压缩其绕组的圈数，减少其体积。另外，由于第一MOS管低于第二MOS管的栅极电压不相同，也进一步提高了其可靠性。

Description

一种DC-DC变换器

技术领域

本发明涉及一种DC-DC变换器。

背景技术

同步整流技术的出现提高DC-DC变换器的效率，图1是现有技术中一种典型的采用同步整流技术的DC-DC变换器的结构示意图。

在图1所示的实施例中，存在着以下关系公式：

VIN*D*NS/NP＝VOUT (式1)

VGS＝VOUT/(1-D) (式2)

其中，VIN：输入电压；D：该输入电压的工作占空比；NP：变压器原边匝数；NS：变压器副边匝数；VOUT：输出电压；VGS是Q2的驱动电压。

从上述式1可知，当VIN增大时，D会变小；从上述式2可知当D变小，VGS也会变小。

这样，当输入高压时，占空比D将会变小，Q3的VGS电压将会变低，存在整流管Q3的VGS电压过低，同步整流MOS管Q3不能够完全导通，使提高效率的目的无法达到。

为了解决图1中Q3在输入高压时不能完全导通的问题，如图2所示，现有技术有一新的实施例。其中，同步整流管Q3的VGS电压为两组绕组电压相叠加，可以用来解决图1中出现的Q3驱动电压不足的问题。

不过，图1和图2所示的实施例都有其使用的局限性，即Q1的驱动电压VGS的电压应低于Q1的驱动电压VGS。当输出电压较高时，Q1的驱动电压VGS过高，超出器件本身的规格范围，致使其损坏。为了解决此问题，现有技术对图1和图B中存在的缺陷进行了改进，使用单独的驱动绕组对Q1，Q3进行驱动，如下图3。

在图3中，当原边的开关管Q2开通时，辅助绕组L2对Q1进行驱动；当原边开关管Q2关断时，辅助绕组L1对Q3进行驱动。使用图3的中方法，通过控制驱动绕组L2，L1的匝数可以用来调节Q1与Q3的驱动电压，解决图1和图2中出现的问题。

但是，随着电源技术的发展，对电源的各项要求也越来越高，尤其是要求是其小型化和高功率密度。在电源小型化的过程中，图3中辅助绕组L1，L2占了变压器很大一部分空间，制约了变压器的小型化，从而严重制约了DC-DC变换器的体积的小型化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种进一步小型化，并且能够具有较高的效率和可靠性的DC-DC变换器。

对此，本发明提供一种DC-DC变换器，包括：输入部，和通过变压器耦合的输出部；

所述输入部包括：与所述变压器原边并联耦合的磁复位电路，和其漏极与所述变压器原边串联耦合的第三MOS管，所述第三MOS管的源极耦合到地；

所述输出部包括：第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、二极管、第一辅助绕组、第二辅助绕组、滤波电感和滤波电容；所述第一辅助绕组和第二辅助绕组串联并与所述变压器的原边相耦合；所述第一MOS管的漏极与所述变压器的副边的耦合，其栅极分别与所述第二辅助绕组一端、第四MOS管的栅极和二极管的负端相耦合，其源极分别与所述第二MOS管的源极、滤波电容的一端、第四MOS管的源极和二极管的正端相耦合；所述第二MOS管的漏极分别与所述变压器的副边和所述滤波电感相耦合，其栅极与所述第一辅助绕组耦合；所述滤波电容的一端分别与所述滤波电感串联耦合；所述第四MOS管的漏极分别与第一辅助绕组和第二辅助绕组相耦合。

另外还提供一种DC-DC变换器，包括：输入部，和通过变压器耦合的输出部；

所述输出部包括：第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第一辅助绕组、第二辅助绕组、滤波电感和滤波电容；所述第一辅助绕组和第二辅助绕组串联并与所述变压器的原边相耦合；所述第一MOS管的漏极与所述变压器的副边的耦合，其栅极分别与所述第二辅助绕组一端、第四MOS管的栅极和第五MOS管的漏极相耦合，其源极分别与所述第二MOS管的源极、滤波电容的一端、第四MOS管的源极和第五MOS管的源极相耦合；所述第二MOS管的漏极分别与所述变压器的副边和所述滤波电感相耦合，其栅极与所述第一辅助绕组耦合；所述滤波电容的一端分别与所述滤波电感串联耦合；所述第四MOS管的漏极分别与第五MOS管的栅极、第一辅助绕组和第二辅助绕组相耦合。

所述输出部包括：第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第一辅助绕组、第二辅助绕组、滤波电感和滤波电容；所述第一辅助绕组和第二辅助绕组串联并与所述变压器的原边相耦合；所述第一MOS管的漏极与所述变压器的副边的耦合，其栅极分别与所述第二辅助绕组一端、第四MOS管的栅极和第五MOS管的漏极相耦合，其源极分别与所述第二MOS管的源极、滤波电容的一端、第四MOS管的源极和第五MOS管的源极相耦合；所述第二MOS管的漏极分别与所述变压器的副边和所述滤波电感相耦合，其栅极分别与所述第一辅助绕组和第五MOS管的栅极相耦合；所述滤波电容的一端分别与所述滤波电感串联耦合；所述第四MOS管的漏极分别与第一辅助绕组和第二辅助绕组相耦合。

与现有技术相比，本发明的技术方案的优点在于，由于第一辅助绕组和第二辅助绕组可以分时复用，可以进一步压缩其绕组的圈数，减少其体积。另外，由于第一MOS管低于第二MOS管的栅极电压不相同，也进一步提高了其可靠性。

附图说明

图1是现有技术中DC-DC变换器一种实施例的结构示意图；

图2是现有技术中DC-DC变换器另一种实施例的结构示意图；

图3是现有技术中DC-DC变换器另一种实施例的结构示意图；

图4是本发明DC-DC变换器一种实施例的结构示意图；

图5是图4所示实施例一种工作示意图；

图6是图4所示实施例另一种工作示意图；

图7是图4所示实施例的各点电压的工作示意图；

图8是本发明DC-DC变换器另一种实施例的结构示意图；

图9是本发明DC-DC变换器另一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：

如图4所示，为本发明的一种实施例。以下将结合图5、图6和图7对其工作做进一步说明。

当辅助绕组的正同名端电压高于负同名端时，辅助MOS管Q4的G极电压高于S极电压，S极和D极相通，辅助绕组的抽头被辅助MOS管Q4钳位到地，二极管D1反向截止。辅助绕指正同名端的高电压给一对同步整流MOS管之一的Q1的栅极供电，使其S极和D极导通；另外一个同步整流管Q2的栅极电压为负电压，其S极和D极截止。

当辅助绕组的正同名端电压低于负同名端时，辅助MOS管的S极和D极之间截止，辅助绕组的正同名端被二极管D1钳位到输出地，一对同步整流MOS管之一Q1的S极和D极之间截止；辅助绕组的负同名端给一对同步整流MOS管之一的Q2的栅极供电，使其S极和D极导通。

以上过程构成一个完整的开关周期。

其工作时各点的电压如图7所示。其中图5是图7中T1时刻的电流示意图，而图6是图7中T2时刻的电流示意图。

在T2工作时间段内，同步整流管Q2的VGS电压为辅助绕组L1和L2串联产生的电压。在现有技术中的同步整流管Q2的VGS电压是辅助绕组L1单独产生。上述实施例可以减少辅助绕组L1的匝数，提高变压器的使用率。

在T2工作时间段内，同步整流管Q1负的VGS电压没有负向电压，减少了Q1的驱动功耗。

该实施例使用范围广，在输出高压或者低压的情况下，可以通过调节辅助绕组L2和L1的匝数，都可以使同步整流管Q1和Q2的驱动电压VGS工作在一个合理范围.

上述实施例中，电路简单高效。

图8和图9是对上述实施例的一种等效变化的实施例。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：输入部，和通过变压器耦合的输出部；

所述输入部包括：与所述变压器的原边并联耦合的磁复位电路，和其漏极与所述变压器的原边的第二端耦合的第三MOS管，所述第三MOS管的源极耦合到地，所述变压器的原边的第一端与输入母线耦合；

所述输出部包括：第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、二极管、第一辅助绕组、第二辅助绕组、滤波电感和滤波电容；所述第一辅助绕组和第二辅助绕组串联并与所述变压器的原边相耦合，其中所述第一辅助绕组的第一端与所述第二辅助绕组的第二端耦合；所述第一MOS管的漏极与所述变压器的副边的第二端耦合，其栅极分别与所述第二辅助绕组的第一端、第四MOS管的栅极和二极管的负端相耦合，其源极分别与所述第二MOS管的源极、滤波电容的一端、第四MOS管的源极和二极管的正端相耦合；所述第二MOS管的漏极分别与所述变压器的副边的第一端和所述滤波电感相耦合，其栅极与所述第一辅助绕组的第二端耦合；所述滤波电容的一端分别与所述滤波电感串联耦合；所述第四MOS管的漏极分别与第一辅助绕组的第一端和第二辅助绕组的第二端相耦合，所述第一辅助绕组的第一端、第二辅助绕组的第一端、变压器的副边的第一端均与所述变压器的原边的第一端互为同名端，所述第一辅助绕组的第二端、第二辅助绕组的第二端、变压器的副边的第二端均与所述变压器的原边的第二端互为同名端。

2.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：输入部，和通过变压器耦合的输出部；

所述输出部包括：第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第一辅助绕组、第二辅助绕组、滤波电感和滤波电容；所述第一辅助绕组和第二辅助绕组串联并与所述变压器的原边相耦合，其中所述第一辅助绕组的第一端与所述第二辅助绕组的第二端耦合；所述第一MOS管的漏极与所述变压器的副边的第二端耦合，其栅极分别与所述第二辅助绕组的第一端、第四MOS管的栅极和第五MOS管的漏极相耦合，其源极分别与所述第二MOS管的源极、滤波电容的一端、第四MOS管的源极和第五MOS管的源极相耦合；所述第二MOS管的漏极分别与所述变压器的副边的第一端和所述滤波电感相耦合，其栅极与所述第一辅助绕组的第二端耦合；所述滤波电容的一端分别与所述滤波电感串联耦合；所述第四MOS管的漏极分别与第五MOS管的栅极、第一辅助绕组的第一端和第二辅助绕组的第二端相耦合，所述第一辅助绕组的第一端、第二辅助绕组的第一端、变压器的副边的第一端均与所述变压器的原边的第一端互为同名端，所述第一辅助绕组的第二端、第二辅助绕组的第二端、变压器的副边的第二端均与所述变压器的原边的第二端互为同名端。

3.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括：输入部，和通过变压器耦合的输出部；

所述输出部包括：第一MOS管、第二MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第一辅助绕组、第二辅助绕组、滤波电感和滤波电容；所述第一辅助绕组和第二辅助绕组串联并与所述变压器的原边相耦合，其中所述第一辅助绕组的第一端与所述第二辅助绕组的第二端耦合；所述第一MOS管的漏极与所述变压器的副边的第二端耦合，其栅极分别与所述第二辅助绕组的第一端、第四MOS管的栅极和第五MOS管的漏极相耦合，其源极分别与所述第二MOS管的源极、滤波电容的一端、第四MOS管的源极和第五MOS管的源极相耦合；所述第二MOS管的漏极分别与所述变压器的副边的第一端和所述滤波电感相耦合，其栅极分别与所述第一辅助绕组的第二端和第五MOS管的栅极相耦合；所述滤波电容的一端分别与所述滤波电感串联耦合；所述第四MOS管的漏极分别与第一辅助绕组的第一端和第二辅助绕组的第二端相耦合，所述第一辅助绕组的第一端、第二辅助绕组的第一端、变压器的副边的第一端均与所述变压器的原边的第一端互为同名端，所述第一辅助绕组的第二端、第二辅助绕组的第二端、变压器的副边的第二端均与所述变压器的原边的第二端互为同名端。