CN105141131A - 电感电容串联扩流的开关电源 - Google Patents
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Abstract
电感电容串联扩流的开关电源，包括电感电容串联扩流的直流升压或降压型开关稳压电源、电感电容串联扩流的直流恒流型开关电源、电感电容串联扩流的逆变式开关电源等；实际就是在现有技术条件下的开关电源电路的开关管上并联一个由储能电感、储能电容和续流二极管按照“Y”形连接方式构成的电感电容串联扩流电路，其特点即等效于在开关电源中的开关管上并联了一个与开关管反相同步工作的、属纯能量转换型的傍流开关电路，使得其相对开关管额定工作电流而言，开关电源最大输出电流大幅提升，而输出电压的平稳性得到显著改善，开关管实现“零”电压开启，开关管发热量减少，电能转换效率进一步提高，一般可达到95%以上，稳压效果十分理想。
Description
技术领域
本发明涉及开关电源，具体是电感电容串联扩流的开关电源，包括电感电容串联扩流的直流升压或降压型开关稳压电源、电感电容串联扩流的直流恒流型开关电源、电感电容串联扩流的逆变式开关电源等。
背景技术
由于开关电源电能转换效率较高使其得到广泛应用，究直联型开关电源而言，电源电路中的储能电感（或变压器的原边）、储能电容和续流二极管在电路中大多呈串联关系，所变换输出电能的电流均要通过开关管，尤其是大电流非桥式开关电源，其开关管承受大电流冲击，开关管容易发热而使得其易被损坏。目前，在大电流工作环境下，为了实现大电流、大功率工作，通常采用并联傍流开关管办法，或采用桥式开关工作模式等，其使用功率管数量增多，电路结构较为复杂，导致开关电源的产品成本提高，电源设备市场价格较为昂贵。
究现有技术条件下的直流开关稳压电源而言，由于转换输出电能具有间歇、整流特点，而对负载供电呈连续性，尽管采用了大容量滤波电容，输出电压仍存在一定的波动性，输出电流越大，输出电压的波动就越大。
发明内容
针对现有技术不足等问题，本发明公布一种电感电容串联扩流的开关电源，该开关电源实际就是对现有技术条件下开关电源的创新改造，具体为在开关管上并联一个由一个储能电感、一个储能电容和一个续流二极管构成的电感电容串联扩流电路，使得其相对开关管额定工作电流而言，开关电源最大输出电流大幅增加，而输出电压的平稳性得到显著改善，开关管实现“零”电压开启，开关管发热量减少，电能转换效率进一步提高，一般可达到95%以上。
本发明主要技术特征是：电感电容串联扩流的开关电源中电感电容串联扩流电路是由一个储能电感、一个储能电容和一个续流二极管按照“Y”形连接方式构成，其中：储能电感和储能电容的另一电极分别与开关电源的开关管中流经大电流二个电极连接；而续流二极管的另一电极通常与原开关电源中续流二极管进行共阴或共阳连接，关键要使得当开关管关断时，实现对电感电容串联扩流电路中的电感、电容充电储能；而当开关管导通时，能使开关管“0”电压开启，同时电感电容串联扩流电路中的电感、电容所贮存的电能均又通过二极管对负载端释放电能。
电感电容串联扩流的开关电源实际等效于在现有开关电源的开关管上并联一个与开关管反相同步工作的、属纯能量转换型的傍流开关电路，使开关电源输出电流、输出功率大幅提高；而其中的电感、电容为储能元件，本身不消耗或很少消耗电能，并又在开关管开启导通过程中，由于其中电感的电位易极，而使得开关管二端（源极S和漏极D）间电压保持为“零”，开关管发热量明显减少，电能转换效率也进一步提高；对负载而言，由于开关电源电路中的原电感、电容和新增电感电容串联扩流电路中的电感、电容轮流、不间断地对负载供电，而使得直流稳压效果更佳，输出电压更为平稳。
附图说明
附图1为实施例1的一种电感电容串联扩流的降压型开关电源电路简图。
图中：1.电感电容串联扩流电路；2.电感电容串联扩流电路（1）以外的一种降压型开关稳压电源电路（部分）。
具体实施方式
下面结合附图和实施例1对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的技术限定。
实施例1：参照附图1，具体为一种电感电容串联扩流的降压型开关电源电路简图。
实施例1电感电容串联扩流的降压型开关稳压电源主要技术特征：在一种降压型开关稳压电源电路（2）中的N沟道MOS开关管上并联了一个电感电容串联扩流电路（1）；该电感电容串联扩流电路（1）具体为一个由一个储能电感（L1）、一个储能电容（C1）和一个续流二极管（D1）按照“Y”形连接方式构成的电路单元，其中：电感（L1）的另一电极与降压型开关稳压电源电路（2）的N沟道MOS开关管中流经大电流的源极（S极）连接；电容（C1）的另一电极与降压型开关稳压电源电路（2）的N沟道MOS开关管中流经大电流的漏极（D极）连接；续流二极管（D1）的另一电极与降压型开关电源中续流二极管（D2）进行共阴连接，使得当N沟道MOS开关管关断时，对电感电容串联扩流电路（1）中的电感（L1）、电容（C1）充电储能；而当N沟道MOS开关管导通时，电感电容串联扩流电路（1）中的电感（L1）和电容（C1）所贮存的电能均又通过续流二极管（D1）对负载端释放电能。
在本实施例（1）电感电容串联扩流的降压型开关稳压电源中，实际等效于在原降压型开关稳压电源电路（2）的N沟道MOS开关管上并联一个与该开关管反相同步工作的、属纯能量转换型的傍流开关电路，使开关电源输出电流、输出功率大幅提高；而其中的电感（L1）、电容（C1）为储能元件，本身不消耗或很少消耗电能，并又在开关管开启导通过程中，由于其中电感（L1）电位易极，而使开关管二端间开启电压保持为“零”，开关管发热量明显减少，而电能转换效率进一步提高；对负载而言，由于原降压型开关稳压电路（2）中的电感（L2）、电容（C2）和新增电感电容串联扩流电路（1）中的电感（L1）、电容（C1）轮流、不间断地对负载供电，而使得直流稳压效果更佳，输出电压Vout更为平稳。经用手持式示波器检测，实施例1电感电容串联扩流的降压型开关稳压电源在实际输出电压12V至48V，输出电流0A至20A变化时，其输出电压曲线均为非常平直的水平线，谷峰差值Vpp等于0.0V（实际应为＜50mV），稳压效果十分理想。
Claims (1)
1.电感电容串联扩流的开关电源，包括电感电容串联扩流的直流升压或降压型开关稳压电源、电感电容串联扩流的直流恒流型开关电源、电感电容串联扩流的逆变式开关电源等；电感电容串联扩流的开关电源实际就是对现有技术条件下的开关电源电路的创新改造，除原开关电源的开关管、储能电感、滤波电容、续流二极管等电路元件外，还在开关管上并联了一个由一个储能电感、一个储能电容和一个续流二极管构成的电感电容串联扩流电路，其主要技术特征是：电感电容串联扩流电路是由储能电感、储能电容和续流二极管按照“Y”形连接方式构成的电路单元，其中：储能电感和储能电容的另一电极分别与开关电源的开关管中流经大电流的二个电极连接；续流二极管的另一电极通常与原开关电源中续流二极管进行共阴或共阳连接，关键要使得当开关管关断时，实现对电感电容串联扩流电路中的电感、电容充电储能；而当开关管导通时，能使开关管“0”电压开启，同时电感电容串联扩流电路中的电感、电容所贮存的电能均又通过续流二极管对负载端释放电能，其特点即等效于在开关电源中的开关管上并联了一个与开关管反相同步工作的、属纯能量转换型的傍流开关电路。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018157761A1 (zh) * | 2017-02-28 | 2018-09-07 | 华为技术有限公司 | 电压转换器及其控制方法和电压转换系统 |
| CN110112911A (zh) * | 2018-07-02 | 2019-08-09 | 浙江工业大学 | 含电阻的电容串并联切换工作模式的降压型dc-dc变换器 |
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| US10826395B2 (en) | 2017-02-28 | 2020-11-03 | Huawei Technologies Co., Ltd | Voltage converter, method for controlling voltage converter, and voltage conversion system |
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