CN103178700B - 实现低输入电流纹波的开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种实现低输入电流纹波的开关电源，包括升压电路、纹波抵消支路，所述升压电路包括输入滤波电感的中间抽头式电感模块，所述纹波抵消支路跨接至所述升压电路输出端与所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块之间。本发明的有益效果是本发明实现低输入电流纹波的开关电源，将传统升压型电路的输入滤波电感中引出中间抽头，并配合体积和重量均较小的辅助电感和储能电容，即可保证变换器不仅具有较低的输入电流纹波，同时具有较高的动态响应。该低输入电流纹波的开关电源结构简单，设计调节灵活，具有较强的实用性。

Description

实现低输入电流纹波的开关电源
技术领域
本发明涉及开关电源，尤其涉及实现低输入电流纹波的开关电源。
背景技术
传统的升压型开关电源设计中，为保证低输入电流纹波，通常在输入端加入单级或多级滤波环节，或采用两相交错方式实现输入电流相互抵消，其结构如图1所示，Vin为输入电压，Vout为输出电压，L为输入滤波电感，D为续流二极管，通过以上器件构成传统的升压型电路。
在低输入电流纹波开关电源的实际设计过程中，为保证输入电流纹波较小，需选用较大的输入滤波电感值L，此时电路的的动态特性会因L的增大而变慢，从而不能很好的满足负载变化的要求。同时磁性材料的选择和制作面临诸多问题，如体积增加、成本增高等。
为保证传统的升压型电路具有较低的输入电流纹波，通常需要配合较大的输入滤波电感值L。然而稳态性能保证后，电路的动态性能往往很难满足要求。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种实现低输入电流纹波的开关电源。
本发明提供了一种实现低输入电流纹波的开关电源，包括升压电路、纹波抵消支路，所述升压电路包括输入滤波电感的中间抽头式电感模块，所述纹波抵消支路跨接至所述升压电路输出端与所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块之间。
作为本发明的进一步改进，所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块由串联的电感（L1）、电感（L2）、及其互感（M）组成。
作为本发明的进一步改进，所述纹波抵消支路包括串联在一起的辅助电感LR和储能电容CR组成。
作为本发明的进一步改进，所述升压电路还包括开关（S）、电容（C）、电阻（R），所述开关（S）、所述电容（C）、所述电阻（R）相互并联。
作为本发明的进一步改进，所述升压电路还包括与所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块串联的续流二极管（D）。
本发明的有益效果是：本发明实现低输入电流纹波的开关电源，将传统升压型电路的输入滤波电感中引出中间抽头，并配合体积和重量均较小的辅助电感和储能电容，即可保证变换器不仅具有较低的输入电流纹波，同时具有较高的动态响应。该低输入电流纹波的开关电源结构简单，设计调节灵活，具有较强的实用性。
附图说明
图1是目前传统的升压型电路。
图2是本发明的电路原理图。
图3是图2解耦后的等效原理图。
具体实施方式
如图2所示，本发明公开了一种实现低输入电流纹波的开关电源，包括升压电路、纹波抵消支路，所述升压电路包括输入滤波电感的中间抽头式电感模块，所述纹波抵消支路跨接至所述升压电路输出端与所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块之间。
所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块由串联的电感L1、电感L2、及其互感M组成。
所述纹波抵消支路包括串联在一起的辅助电感LR和储能电容CR组成。
所述升压电路还包括开关S、电容C、电阻R，所述开关S、所述电容C、所述电阻R相互并联。
所述升压电路还包括与所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块串联的续流二极管D。
所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块为传统升压电路中输入滤波电感L的中间抽头式电感等效电路，通过控制辅助电感LR、及储能电容CR的参数，实现整体电流的低输入电流纹波精度。
按照图2给出的电路结构，为保证实际输入电流Iin纹波很小，需满足相应的设计原则。由耦合电感解耦得到图3的等效原理图，其中LA=L1+M、LB=L2+M、LC=LR-M。则辅助电感LR的设计准则为：当纹波抵消支路中等效电感LC=0（即辅助电感LR=M）时，根据基尔霍夫电路定理并选择合适的储能电容CR后，辅助支路的电流纹波可与电感LB的电流纹波相抵消，从而实现输入电流（即电感LA上的电流）纹波为零的目的。
通过改变辅助电感LR、及储能电容CR的参数值，可以有效调整输入电流纹波范围，因此本发明比传统的方式更具灵活性。
本发明实现低输入电流纹波的开关电源，将传统升压型电路的输入滤波电感中引出中间抽头，并配合体积和重量均较小的辅助电感LR和储能电容CR，即可保证变换器不仅具有较低的输入电流纹波，同时具有较高的动态响应。该低输入电流纹波的开关电源结构简单，设计调节灵活，具有较强的实用性。
低输入电流纹波的开关电源可用于新能源、计算机、汽车等低压大电流分布式电源系统中，可有效改善因大电流纹波导致的电磁干扰问题。同时该低输入电流纹波开关电源可在简化输入滤波环节的基础上保证整个系统的动态性能，具有十分重要的意义。
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 (3)

1.一种实现低输入电流纹波的开关电源，其特征在于：包括升压电路、纹波抵消支路，所述升压电路包括输入滤波电感的中间抽头式电感模块，所述纹波抵消支路跨接至所述升压电路输出端与所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块之间；所述纹波抵消支路包括串联在一起的辅助电感（LR）和储能电容（CR）组成；所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块由串联的第一电感（L1）、第二电感（L2）、及其互感（M）组成；所述纹波抵消支路一端与所述中间抽头式电感模块相连接，所述纹波抵消支路另一端与输出电压相连接；输入电流纹波抵消架构中包含由第一电感（L1）、辅助电感（LR）和储能电容（CR）串联组成的变换器输入输出通路。
2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于：所述升压电路还包括开关（S）、电容（C）、电阻（R），所述开关（S）、所述电容（C）、所述电阻（R）相互并联。
3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于：所述升压电路还包括与所述输入滤波电感的中间抽头式电感模块串联的续流二极管（D）。
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