CN103532361A - 一种磁集成开关电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可实现低输入/输出电流纹波及高动态响应的磁集成开关电源，包括由输入滤波支路、耦合输出支路和纹波抵消支路构成的磁集成模块；所述输入滤波支路包括输入电感LA；所述耦合输出支路包括输出电感LC和缓冲电容Cb；所述纹波抵消支路包括串联在一起的纹波抵消电感LB和储能电容Cr；输入电感LA、输出电感LC及纹波抵消电感LB耦合至同一磁芯中。磁集成模块包括的输入滤波支路、耦合输出支路及电流纹波抵消支路，耦合至同一磁芯中以实现磁集成的目的。本发明的有益效果是可以实现输入输出电流纹波抵消以及提升电源动态响应的特点。本发明的磁集成开关电源具有结构简单，设计调节灵活，具有较强的实用性。

Description

一种磁集成开关电源
技术领域
本发明涉及开关电源，尤其涉及一种磁集成开关电源。
背景技术
在传统的升压型开关电源设计中，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。增加电感值同时意味着增加电源的体积和重量，并降低电源的动态性能。不仅如此，工作在连续导通模式下的传统的升压型开关电源存在不可消除的右半平面零点，该右半平面零点直接导致电源的带宽较低且动态响应较差，从而不能很好的满足负载变化时的动态响应要求。传统升压型开关电源其结构如图1所示，Vin为输入电压，Vout为输出电压，L为输入电感，D为续流二极管。
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/输出电流纹波及高动态响应的磁集成开关电源，其中磁集成模块包括输入滤波支路、耦合输出支路及电流纹波抵消支路，三条支路耦合至同一磁芯中以实现磁集成的目的。
本发明具体通过如下技术方案实现：
一种实现低输入/输出电流纹波及高动态响应的磁集成开关电源，包括由输入滤波支路、耦合输出支路和纹波抵消支路构成的磁集成模块；所述输入滤波支路包括输入电感LA；所述耦合输出支路包括输出电感LC和缓冲电容Cb；所述纹波抵消支路包括串联在一起的纹波抵消电感LB和储能电容Cr；输入电感LA、输出电感LC及纹波抵消电感LB耦合至同一磁芯中；输入电感LA的同名端接输入电源，另一端接输出电感LC的异名端, 纹波抵消电感LB的同名端接输入电源，另一端通过储能电容Cr接地；所述缓冲电容Cb的一端输出电感LC的异名端，另一端接地。
进步一地，所述磁集成开关电源电路还包括开关S、输出电容Co、输出负载Ro；所述开关S的一端接输入电感LA的输出端，另一端接地；所述输出电容Co与所述输出负载Ro并联，其一端接输出电感LC的输入端，另一端接地。
进一步地，所述磁集成开关电源电路还包括串联在所述输入滤波电感LA与输出电感Lc中间的续流二极管D。
进一步地，所述纹波抵消支路中，通过控制LB的大小及耦合系数，以实现输入/输出电流纹波抵消。
进一步地，所述耦合输出支路中，通过控制LC的大小及耦合系数，以实现升压变换器高动态响应。
进一步地，通过改变LB的大小和耦合系数以及储能电容Cr的值，来有效调整开关电源输入/输出电流纹波范围。
本发明的有益效果是：本发明实现的低输入/输出电流纹波及高动态响应的磁集成开关电源，将传统升压型电路的输入滤波电感及输出滤波电感耦合至同一磁芯中并引入电流纹波抵消支路，可以实现输入输出电流纹波抵消，以及提升电源动态响应的特点。同时，该磁集成开关电源具有结构简单，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。
具体实施方式
如图2所示，本发明公开了一种实现低输入/输出电流纹波及高动态响应的磁集成开关电源。其中磁集成模块包括输入滤波支路、耦合输出支路及电流纹波抵消支路，三条支路耦合至同一磁芯中以实现磁集成的目的。
所述磁集成模块由输入电感LA，输出电感LC及纹波抵消电感LB共同耦合至同一磁芯组成。
所述纹波抵消支路包括串联在一起的纹波抵消电感LB和储能电容Cr组成。耦合输出电路中包括缓冲电容Cb。
所述开关电源电路（升压电路）还包括开关S、输出电容Co、输出负载Ro、所述输出电容Co、所述输出负载Ro相互并联。升压电路还包括与所述输入滤波电感及输出电感模块串联的续流二极管D。
所述纹波抵消支路中，通过控制纹波抵消电感LB的大小及耦合系数，可以实现输入/输出电流纹波抵消。所述耦合输出支路中，通过控制输出电感LC的大小及耦合系数，可以实现升压变换器高动态响应的目标。
通过改变纹波抵消电感LB的大小和耦合系数、以及储能电容Cr的值，可以有效调整开关电源输入/输出电流纹波范围，因此本发明比传统的方式更具灵活性。
本发明为实现低输入/输出电流纹波及高动态响应的磁集成开关电源，在传统升压型电路中引入耦合输出支路及纹波抵消支路，并配合体积和重量均较小的缓冲电容Cb及储能电容Cr，可保证变换器不仅具有较低的输入/输出电流纹波，同时具有很高的动态响应。该低输入/输出电流纹波及高动态响应的磁集成开关电源结构简单，设计调节灵活，具有较强的实用性。
低输入/输出电流纹波及高动态响应的磁集成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。同时该低电流纹波开关电源可在简化输入输出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 (6)

1.一种实现低输入/输出电流纹波及高动态响应的磁集成开关电源，其特征在于：所述磁集成开关电源包括输入滤波支路、耦合输出支路、纹波抵消支路；所述输入滤波支路包括输入电感LA；所述耦合输出支路包括输出电感LC和缓冲电容Cb；所述纹波抵消支路包括串联在一起的纹波抵消电感LB和储能电容Cr；输入电感LA、输出电感LC及纹波抵消电感LB耦合至同一磁芯中；输入电感LA的同名端接输入电源，另一端接输出电感LC的异名端, 纹波抵消电感LB的同名端接输入电源，另一端通过储能电容Cr接地；所述缓冲电容Cb的一端输出电感LC的异名端，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的磁集成开关电源，所述开关电源电路还包括开关S、输出电容Co、输出负载Ro；所述开关S的一端接输入电感LA的输出端，另一端接地；所述输出电容Co与所述输出负载Ro并联，其一端接输出电感LC的输入端，另一端接地。
3.根据权利要求2所述的磁集成开关电源，其特征在于：所述开关电源电路还包括串联在所述输入滤波电感LA与输出电感Lc中间的续流二极管D。
4.根据权利要求1所述的磁集成开关电源，其特征在于：所述纹波抵消支路中，通过控制LB的大小及耦合系数，以实现输入/输出电流纹波抵消。
5.根据权利要求1所述的磁集成开关电源，其特征在于：所述耦合输出支路中，通过控制LC的大小及耦合系数，以实现升压变换器高动态响应。
6.根据权利要求1所述的磁集成开关电源，其特征在于：通过改变LB的大小和耦合系数以及储能电容Cr的值，来有效调整开关电源输入/输出电流纹波范围。
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