CN113612370A - 一种降压型电源切换损失的电路、方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种降低降压型电源切换损失的电路、方法及装置,所述电路包括控制模块、能量卸除管和变压器;控制模块连接有第一和第二开关管;第一开关管受控端与控制模块连接,第一开关管第一端连接有电源输入端,第一开关管第一端还与能量卸除管第一端连接;变压器第三端与第一开关管第二端连接,变压器第四端与能量卸除管第二端连接,变压器第二端连接有电源输出端和输出电容;第二开关管受控端与控制模块连接,第二开关管第一端与第一开关管第二端及变压器第一端连接,第二开关管第二端与输出电容另一端连接,并接地。本发明将原有降压型开关电路上臂残留能量进行卸载并通过变压器传递到下臂输出,减少切换损失,提高电源电路的效率。
Description
技术领域
本发明属于服务器电源效率技术领域,具体涉及一种降低降压型电源切换损失的电路、方法及装置。
背景技术
现有服务器电源大都采用降压型开关线路,降压型开关线路通过上臂MOS管与下臂MOS管回圈形成,目前此类线路已可对应市场上大多产品应用,如一般的手机充电器,一般生活电器用户,使用相当广泛。
现有的降压型开关电路仅单靠一上臂及单一下臂开关管作为组合形成降压型电路,只依赖材料及制程上的改进提升电源转换效率,此类降压型开关管切换时没有辅助,因而会导致开关管上形成硬切换损失。整个服务器系统因为开关管切换损失导致电源效率低,产品发热量大,可靠度低,并存在损坏产品风险。
此为现有技术的不足,因此,针对现有技术中的上述缺陷,提供一种降低降压型电源切换损失的电路、方法及装置,是非常有必要的。
发明内容
针对现有技术的上述现有降压型开关电路的开关管在切换时存在硬切换损失导致电源效率低,发热量大的缺陷,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的电路、方法及装置,以解决上述技术问题。
第一方面,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的电路,包括控制模块、能量卸除管和变压器;
控制模块连接有第一开关管和第二开关管;
第一开关管的受控端与控制模块连接,第一开关管的第一端连接有电源输入端,第一开关管的第一端还与能量卸除管的第一端连接;
变压器包括一次侧线圈和二次侧线圈,变压器一次侧线圈设有第一端和第二端,变压器二次侧线圈设有第三端和第四端;
变压器的第三端与第一开关管的第二端连接,变压器的第四端与能量卸除管的第二端连接,变压器的第二端连接有电源输出端和输出电容;
第二开关管的受控端与控制模块连接,第二开关管的第一端与第一开关管的第二端及变压器的第一端连接,第二开关管的第二端与输出电容另一端连接,并接地。
进一步地,第一开关管采用第一MOS管,第二开关管采用第二MOS管,能量卸除管采用第三MOS管;
第一MOS管的栅极与控制模块连接,第一MOS管的漏极与电源输入端、及第三MOS管的漏极连接,第一MOS管的源极与第二MOS管的漏极、变压器的第三端以及变压器的第一端连接;
第三MOS管的源极与变压器的第四端连接;
第二MOS管的栅极与控制模块连接,第二MOS管的源极接地。第一开关管、第二开关管以及能量卸除管采用MOS管,功能低,降低损耗。
进一步地,第一MOS管和第二MOS管均采用N沟道MOS管;
第三MOS管采用带有寄生二极管的N沟道MOS管。
进一步地,第三MOS管的栅极悬空。第三MOS管的寄生二极管为防二次击穿的保护二极管。
进一步地,控制模块控制第一MOS管和第二MOS管不同时导通;
当第一MOS管漏极与源极不导通时,第一MOS管漏极与源极之间形成第一寄生电容;
当第二MOS管漏极与源极不导通时,第二MOS管漏极与源极之间形成第二寄生电容。控制模块控制第一开关管与第二开关管不同时导通,防止出现输入电源短路。
第二方面,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的方法,包括如下步骤:
S1.控制模块控制第一MOS管导通,输入电源的电能经变压器一次侧线圈后,形成输出电源电压,并当输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管关断;
S2.设定等待时间段,在等待时间段内,将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,再经第一MOS管寄生电容与变压器二次侧线圈的谐振,将残留的电能传递到变压器一次侧线圈;
S3.等待时间段后,控制模块控制第二MOS管导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路,变压器一次侧线圈将自身储存电能及从二次侧线圈传递的电能进行输出,维持输出电源电压,并在输出电源电压小于目标值时,控制模块控制第二MOS管关断,返回步骤S1。
进一步地,步骤S1具体步骤如下:
S11.控制模块通过控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极导通;
S12.输入电源的电能传递到变压器一次侧线圈;
S13.变压器一次侧线圈将电能分为两部分,其中第一部分电能储存在变压器一次侧线圈,第二部分电能形成输出电源电压;
S14.控制模块判断输出电源电压是否达到目标值;
若是,进入步骤S15;
若否,返回步骤S14;
S15.控制模块控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极关断,第一MOS管的漏极与源极形成寄生电容,寄生电容上存在残留电能。变压器一次侧线圈保留原有电感的储能功能;输出电源电压达到目标值时,需要关断第一MOS管的漏极与源极,否则输出电源电压会继续增大至与输入电源电压相同。
进一步地,步骤S2具体步骤如下:
S21.设定等待时间段;
S22.判断等待时间段是否已达到;
若是,进入步骤S3;
若否,进入步骤S23;
S23.第一MOS管的寄生电容与变压器二次侧线圈谐振将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,并经变压器铁心将电能传递到变压器一次侧线圈,生成传递电能,返回步骤S22。而关断第一MOS管后,第一MOS管的漏极与源极之间会形成跨电压,跨电压为输入电源电压与输出电源电压的差值,若没有第三MOS管卸载能量,下次启动时,第一MOS管上会有切换损失;等待时间段用于保证第一MOS管与第二MOS管不同时导通,防止输入电源短路,等待时间段内,利用变压器一次侧线圈储能进行续流,提供给输出电源。
进一步地,步骤S3具体步骤如下:
S31.控制模块通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路;
S32.变压器一次侧线圈将自身储存电能及二次侧线圈的传递电能进行叠加,形成输出电源电压;
S33.控制模块判断输出电源电压是否小于目标值;
若是,进入步骤S34;
若否,返回步骤S33;
S34.控制模块通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极关断,等待设定时间段,返回步骤S1。等待时间段过后,第二MOS管导通,变压器一次侧线圈因电感特性将以电流作为能量储存方式使得一次侧线圈上的电流连续性的沿同方向继续做回流,输出电源电压降低,一旦输出电源电压低于目标值,第二MOS管进行截止,再经过一个设定时间段,返回第一MOS管导通的步骤,周而复始让降压型电源能稳定运行。
第三方面,提供一种降低降压型电源切换损失的装置,包括控制模块和能量卸载传递单元;
控制模块包括上臂导通控制单元和下壁导通控制单元;
上臂导通控制单元,用于控制第一MOS管导通,输入电源的电能经变压器一次侧线圈后,形成输出电源电压,并当输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管关断;
电能卸载传递单元,用于设定等待时间段,在等待时间段内,将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,再经第一MOS管寄生电容与变压器二次侧线圈的谐振,将残留的电能传递到变压器一次侧线圈;
下臂导通控制单元,用于等待时间段后,控制第二MOS管导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路,变压器一次侧线圈将自身储存电能及从二次侧线圈传递的电能进行输出,维持输出电源电压,并在输出电源电压小于目标值时,控制第二MOS管关断。
进一步地,上臂导通控制单元包括:
第一MOS管导通控制子单元,用于通过控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极导通;
变压器一次侧线圈电能传递子单元,用于输入电源的电能传递到变压器一次侧线圈;
变压器一次侧线圈电能划分子单元,用于变压器一次侧线圈将电能分为两部分,其中第一部分电能储存在变压器一次侧线圈,第二部分电能形成输出电源电压;
输出电源电压第一判断子单元,用于判断输出电源电压是否达到目标值;
第一MOS管关断控制子单元,用于输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极关断,第一MOS管的漏极与源极形成寄生电容,寄生电容上存在残留电能。
进一步地,电能卸载传递单元包括:
等待时间段设定子单元,用于设定等待时间段;
等待时间段判断子单元,用于判断等待时间段是否已达到;
电能卸载传递子单元,用于等待时间段内,第一MOS管的寄生电容与变压器二次侧线圈谐振将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,并经变压器铁心将电能传递到变压器一次侧线圈,生成传递电能。
进一步地,下臂导通控制单元包括:
第二MOS管导通控制子单元,用于通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路;
电能叠加子单元,用于变压器一次侧线圈将自身储存电能及二次侧线圈的传递电能进行叠加,形成输出电源电压;
输出电源电压第二判断子单元,用于判断输出电源电压是否小于目标值;
第二MOS管关断控制子单元,用于输出电源电压小于目标值时,通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极关断,等待设定时间段。
本发明的有益效果在于,
本发明提供的降低降压型电源切换损失的电路、方法及装置,通过作为能量卸除管的MOS管和变压器,将原有降压型开关电路上的上臂残留能量进行卸载并通过变压器传递到下臂进行输出,减少切换损失,提高电源电路的效率。
此外,本发明设计原理可靠,结构简单,具有非常广泛的应用前景。
由此可见,本发明与现有技术相比,具有突出的实质性特点和显著的进步,其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的降低降压型电源切换损失的电路结构示意图。
图2是本发明的降低降压型电源切换损失的电路第一MOS管与第二MOS管工作时序图。
图3是本发明的降低降压型电源切换损失的方法流程示意图一。
图4是本发明的降低降压型电源切换损失的方法流程示意图二。
图5是本发明的降低降压型电源切换损失的装置示意图。
图中,1-控制模块;2-上臂导通控制单元;2.1-第一MOS管导通控制子单元;2.2-变压器一次侧线圈电能传递子单元;2.3-变压器一次侧线圈电能划分子单元;2.4-输出电源电压第一判断子单元;2.5-第一MOS管关断控制子单元;3-电能卸载传递单元;3.1-等待时间段设定子单元;3.2-等待时间段判断子单元;3.3-电能卸载传递子单元;4-下臂导通控制单元;4.1-第二MOS管导通控制子单元;4.2-电能叠加子单元;4.3-输出电源电压第二判断子单元;4.4-第二MOS管关断控制子单元;T1-变压器;Vin-电源输入端;Vout-电源输出端;Cout-输出电容;Q1-第一MOS管;Q2-第二MOS管;Qdis-第三MOS管;Cds1-第一寄生电容;Cds2-第二寄生电容。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1:
如图1所示,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的电路,包括控制模块1、能量卸除管和变压器T1;
控制模块1连接有第一开关管和第二开关管;
第一开关管的受控端与控制模块1连接,第一开关管的第一端连接有电源输入端Vin,第一开关管的第一端还与能量卸除管的第一端连接;
变压器T1包括一次侧线圈和二次侧线圈,变压器T1一次侧线圈设有第一端和第二端,变压器T1二次侧线圈设有第三端和第四端;
变压器T1的第三端与第一开关管的第二端连接,变压器T1的第四端与能量卸除管的第二端连接,变压器T1的第二端连接有电源输出端Vout和输出电容Cout;
第二开关管的受控端与控制模块1连接,第二开关管的第一端与第一开关管的第二端及变压器T1的第一端连接,第二开关管的第二端与输出电容Cout另一端连接,并接地。
实施例2:
如图1所示,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的电路,包括控制模块1、能量卸除管和变压器T1;
控制模块1连接有第一开关管和第二开关管;
第一开关管的受控端与控制模块1连接,第一开关管的第一端连接有电源输入端Vin,第一开关管的第一端还与能量卸除管的第一端连接;
变压器T1包括一次侧线圈和二次侧线圈,变压器T1一次侧线圈设有第一端和第二端,变压器T1二次侧线圈设有第三端和第四端;
变压器T1的第三端与第一开关管的第二端连接,变压器T1的第四端与能量卸除管的第二端连接,变压器T1的第二端连接有电源输出端Vout和输出电容Cout;
第二开关管的受控端与控制模块1连接,第二开关管的第一端与第一开关管的第二端及变压器T1的第一端连接,第二开关管的第二端与输出电容Cout另一端连接,并接地;
第一开关管采用第一MOS管Q1,第二开关管采用第二MOS管Q2,能量卸除管采用第三MOS管Qdis;第一MOS管Q1和第二MOS管Q2均采用N沟道MOS管;第三MOS管Qdis采用带有寄生二极管的N沟道MOS管;第三MOS管Qdis的栅极悬空;
第一MOS管Q1的栅极与控制模块1连接,第一MOS管Q1的漏极与电源输入端Vin、及第三MOS管Qdis的漏极连接,第一MOS管Q1的源极与第二MOS管Q2的漏极、变压器T1的第三端以及变压器T1的第一端连接;
第三MOS管Qdis的源极与变压器T1的第四端连接;
第二MOS管Q2的栅极与控制模块1连接,第二MOS管Q2的源极接地;
控制模块1控制第一MOS管Q1和第二MOS管Q2不同时导通;
当第一MOS管Q1漏极与源极不导通时,第一MOS管Q1漏极与源极之间形成第一寄生电容Cds1;
当第二MOS管Q2漏极与源极不导通时,第二MOS管Q2漏极与源极之间形成第二寄生电容Cds2。
实施例3:
如图3所示,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的方法,包括如下步骤:
S1.控制模块控制第一MOS管导通,输入电源的电能经变压器一次侧线圈后,形成输出电源电压,并当输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管关断;
S2.设定等待时间段,在等待时间段内,将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,再经第一MOS管寄生电容与变压器二次侧线圈的谐振,将残留的电能传递到变压器一次侧线圈;
S3.等待时间段后,控制模块控制第二MOS管导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路,变压器一次侧线圈将自身储存电能及从二次侧线圈传递的电能进行输出,维持输出电源电压,并在输出电源电压小于目标值时,控制模块控制第二MOS管关断,返回步骤S1。
实施例4:
如图4所示,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的方法,包括如下步骤:
S1.控制模块控制第一MOS管导通,输入电源的电能经变压器一次侧线圈后,形成输出电源电压,并当输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管关断;具体步骤如下:
S11.控制模块通过控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极导通;
S12.输入电源的电能传递到变压器一次侧线圈;
S13.变压器一次侧线圈将电能分为两部分,其中第一部分电能储存在变压器一次侧线圈,第二部分电能形成输出电源电压;
S14.控制模块判断输出电源电压是否达到目标值;
若是,进入步骤S15;
若否,返回步骤S14;
S15.控制模块控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极关断,第一MOS管的漏极与源极形成寄生电容,寄生电容上存在残留电能;
S2.设定等待时间段,在等待时间段内,将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,再经第一MOS管寄生电容与变压器二次侧线圈的谐振,将残留的电能传递到变压器一次侧线圈;具体步骤如下:
S21.设定等待时间段;
S22.判断等待时间段是否已达到;
若是,进入步骤S3;
若否,进入步骤S23;
S23.第一MOS管的寄生电容与变压器二次侧线圈谐振将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,并经变压器铁心将电能传递到变压器一次侧线圈,生成传递电能,返回步骤S22;
S3.等待时间段后,控制模块控制第二MOS管导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路,变压器一次侧线圈将自身储存电能及从二次侧线圈传递的电能进行输出,维持输出电源电压,并在输出电源电压小于目标值时,控制模块控制第二MOS管关断,返回步骤S1;具体步骤如下:
S31.控制模块通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路;
S32.变压器一次侧线圈将自身储存电能及二次侧线圈的传递电能进行叠加,形成输出电源电压;
S33.控制模块判断输出电源电压是否小于目标值;
若是,进入步骤S34;
若否,返回步骤S33;
S34.控制模块通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极关断,等待设定时间段,返回步骤S1。
图1所示的卸除降压型电源能量实现切换损失降低的电路,工作时序如图2所示,首先由第一MOS管进行导通,输入电源接入,依设定好的工作周期及输出电源电压目标值进行关断,期间等待设定时间段,此时因为作为变压器一次侧线圈的电感电流,无法瞬间换相或者截止,这会使得该电感电流不连续而发生电压突波,导致一次侧线圈的电感饱和或者损坏,再由第二开关管进行导通,使得变压器一次侧线圈上的电感电流得以连续的续流,稳定的供给输出,若在第一MOS管导通的前一段时间t1-t2内,不能将第一MOS管的源极与漏极件的能量卸除,那将会在下一波第一MOS管导通时因为第一MOS管本身存在能量一旦启动,第一MOS管漏极与源极的跨电压与电流乘积,那么第一MOS管将会本身承受导通时的损耗,一旦切换频率拉高,切换的损耗也跟着拉高,此时在第二MOS管截止的情况下,通过第三MOS管将开关逻辑反向发送给第三MOS管,使第三MOS管与第一MOS管漏极与源极之间跨接形成一回路,因此将储存在第一MOS管的寄生电容Cds1上的能量卸除。而此能量卸除根本还是由于本身寄身在第一MOS管上的寄生电容与变压器二次侧线圈的电感形成谐振,从而引入能量将残余能量卸除,并且卸除的能量可经由铁心感应反射回变压器一次侧线圈,从而将卸除的能量并入回变压器一次侧线圈继续回流的路径上,不仅可减少第一MOS管的切换损失,也可以将卸除的能量并变压器一次侧线圈的回主能量传导路径上增加了能量的传递,将会使效率提高。
实施例5:
如图5所示,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的装置,包括:
上臂导通控制单元2,用于控制模块控制第一MOS管导通,输入电源的电能经变压器一次侧线圈后,形成输出电源电压,并当输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管关断;
电能卸载传递单元3,用于设定等待时间段,在等待时间段内,将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,再经第一MOS管寄生电容与变压器二次侧线圈的谐振,将残留的电能传递到变压器一次侧线圈;
下臂导通控制单元4,用于等待时间段后,控制模块控制第二MOS管导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路,变压器一次侧线圈将自身储存电能及从二次侧线圈传递的电能进行输出,维持输出电源电压,并在输出电源电压小于目标值时,控制模块控制第二MOS管关断。
实施例6:
如图5所示,本发明提供一种降低降压型电源切换损失的装置,包括控制模块1和能量卸载传递单元3;
控制模块1包括上臂导通控制单元2和下壁导通控制单元4;上臂导通控制单元2,用于控制第一MOS管导通,输入电源的电能经变压器一次侧线圈后,形成输出电源电压,并当输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管关断;上臂导通控制单元2包括:
第一MOS管导通控制子单元2.1,用于通过控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极导通;
变压器一次侧线圈电能传递子单元2.2,用于输入电源的电能传递到变压器一次侧线圈;
变压器一次侧线圈电能划分子单元2.3,用于变压器一次侧线圈将电能分为两部分,其中第一部分电能储存在变压器一次侧线圈,第二部分电能形成输出电源电压;
输出电源电压第一判断子单元2.4,用于判断输出电源电压是否达到目标值;
第一MOS管关断控制子单元2.5,用于输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极关断,第一MOS管的漏极与源极形成寄生电容,寄生电容上存在残留电能;
电能卸载传递单元3,用于设定等待时间段,在等待时间段内,将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,再经第一MOS管寄生电容与变压器二次侧线圈的谐振,将残留的电能传递到变压器一次侧线圈;电能卸载传递单元3包括:
等待时间段设定子单元3.1,用于设定等待时间段;
等待时间段判断子单元3.2,用于判断等待时间段是否已达到;
电能卸载传递子单元3.3,用于等待时间段内,第一MOS管的寄生电容与变压器二次侧线圈谐振将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,并经变压器铁心将电能传递到变压器一次侧线圈,生成传递电能;
下臂导通控制单元4,用于等待时间段后,控制第二MOS管导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路,变压器一次侧线圈将自身储存电能及从二次侧线圈传递的电能进行输出,维持输出电源电压,并在输出电源电压小于目标值时,控制第二MOS管关断;下臂导通控制单元4包括:
第二MOS管导通控制子单元4.1,用于通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路;
电能叠加子单元4.2,用于变压器一次侧线圈将自身储存电能及二次侧线圈的传递电能进行叠加,形成输出电源电压;
输出电源电压第二判断子单元4.3,用于判断输出电源电压是否小于目标值;
第二MOS管关断控制子单元4.4,用于输出电源电压小于目标值时,通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极关断,等待设定时间段。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述,但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下,本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换,而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种降低降压型电源切换损失的电路,其特征在于,包括控制模块(1)、能量卸除管和变压器(T1);
控制模块(1)连接有第一开关管和第二开关管;
第一开关管的受控端与控制模块(1)连接,第一开关管的第一端连接有电源输入端(Vin),第一开关管的第一端还与能量卸除管的第一端连接;
变压器(T1)包括一次侧线圈和二次侧线圈,变压器(T1)一次侧线圈设有第一端和第二端,变压器(T1)二次侧线圈设有第三端和第四端;
变压器(T1)的第三端与第一开关管的第二端连接,变压器(T1)的第四端与能量卸除管的第二端连接,变压器(T1)的第二端连接有电源输出端(Vout)和输出电容(Cout);
第二开关管的受控端与控制模块(1)连接,第二开关管的第一端与第一开关管的第二端及变压器(T1)的第一端连接,第二开关管的第二端与输出电容(Cout)另一端连接,并接地。
2.如权利要求1所述的降低降压型电源切换损失的电路,其特征在于,第一开关管采用第一MOS管(Q1),第二开关管采用第二MOS管(Q2),能量卸除管采用第三MOS管(Qdis);
第一MOS管(Q1)的栅极与控制模块(1)连接,第一MOS管(Q1)的漏极与电源输入端(Vin)、及第三MOS管(Qdis)的漏极连接,第一MOS管(Q1)的源极与第二MOS管(Q2)的漏极、变压器(T1)的第三端以及变压器(T1)的第一端连接;
第三MOS管(Qdis)的源极与变压器(T1)的第四端连接;
第二MOS管(Q2)的栅极与控制模块(1)连接,第二MOS管(Q2)的源极接地。
3.如权利要求2所述的降低降压型电源切换损失的电路,其特征在于,第一MOS管(Q1)和第二MOS管(Q2)均采用N沟道MOS管;
第三MOS管(Qdis)采用带有寄生二极管的N沟道MOS管。
4.如权利要求2所述的降低降压型电源切换损失的电路,其特征在于,第三MOS管(Qdis)的栅极悬空。
5.如权利要求2所述的降低降压型电源切换损失的电路,其特征在于,控制模块(1)控制第一MOS管(Q1)和第二MOS管(Q2)不同时导通;
当第一MOS管(Q1)漏极与源极不导通时,第一MOS管(Q1)漏极与源极之间形成第一寄生电容(Cds1);
当第二MOS管(Q2)漏极与源极不导通时,第二MOS管(Q2)漏极与源极之间形成第二寄生电容(Cds2)。
6.一种降低降压型电源切换损失的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.控制模块控制第一MOS管导通,输入电源的电能经变压器一次侧线圈后,形成输出电源电压,并当输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管关断;
S2.设定等待时间段,在等待时间段内,将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,再经第一MOS管寄生电容与变压器二次侧线圈的谐振,将残留的电能传递到变压器一次侧线圈;
S3.等待时间段后,控制模块控制第二MOS管导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路,变压器一次侧线圈将自身储存电能及从二次侧线圈传递的电能进行输出,维持输出电源电压,并在输出电源电压小于目标值时,控制模块控制第二MOS管关断,返回步骤S1。
7.如权利要求6所述的降低降压型电源切换损失的方法,其特征在于,步骤S1具体步骤如下:
S11.控制模块通过控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极导通;
S12.输入电源的电能传递到变压器一次侧线圈;
S13.变压器一次侧线圈将电能分为两部分,其中第一部分电能储存在变压器一次侧线圈,第二部分电能形成输出电源电压;
S14.控制模块判断输出电源电压是否达到目标值;
若是,进入步骤S15;
若否,返回步骤S14;
S15.控制模块控制第一MOS管的栅极,进而控制第一MOS管的漏极和源极关断,第一MOS管的漏极与源极形成寄生电容,寄生电容上存在残留电能。
8.如权利要求7所述的降低降压型电源切换损失的方法,其特征在于,步骤S2具体步骤如下:
S21.设定等待时间段;
S22.判断等待时间段是否已达到;
若是,进入步骤S3;
若否,进入步骤S23;
S23.第一MOS管的寄生电容与变压器二次侧线圈谐振将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,并经变压器铁心将电能传递到变压器一次侧线圈,生成传递电能,返回步骤S22。
9.如权利要求8所述的降低降压型电源切换损失的方法,其特征在于,步骤S3具体步骤如下:
S31.控制模块通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路;
S32.变压器一次侧线圈将自身储存电能及二次侧线圈的传递电能进行叠加,形成输出电源电压;
S33.控制模块判断输出电源电压是否小于目标值;
若是,进入步骤S34;
若否,返回步骤S33;
S34.控制模块通过控制第二MOS管的栅极,进而控制第二MOS管的漏极和源极关断,等待设定时间段,返回步骤S1。
10.一种降低降压型电源切换损失的装置,其特征在于,包括控制模块(1)和能量卸载传递单元(3);
控制模块(1)包括上臂导通控制单元(2)和下壁导通控制单元(4);
上臂导通控制单元(2),用于控制第一MOS管导通,输入电源的电能经变压器一次侧线圈后,形成输出电源电压,并当输出电源电压达到目标值时,控制第一MOS管关断;
电能卸载传递单元(3),用于设定等待时间段,在等待时间段内,将第一MOS管上残留的电能卸载到第三MOS管,再经第一MOS管寄生电容与变压器二次侧线圈的谐振,将残留的电能传递到变压器一次侧线圈;
下臂导通控制单元(4),用于等待时间段后,控制第二MOS管导通,变压器一次侧线圈与第二MOS管及输出电容形成回路,变压器一次侧线圈将自身储存电能及从二次侧线圈传递的电能进行输出,维持输出电源电压,并在输出电源电压小于目标值时,控制第二MOS管关断。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5739622A (en) * | 1995-08-07 | 1998-04-14 | Nec Corporation | Converter wherein a piezoelectric transformer input signal is frequency modulated by a pulse width modulated signal |
JP2004040942A (ja) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Hiroshi Sakamoto | スイッチング電源装置 |
US20060109696A1 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-25 | Yuancheng Ren | Power converters having output capacitor resonant with autotransformer leakage inductance |
CN101494423A (zh) * | 2009-02-18 | 2009-07-29 | 南宁常萌电子科技有限公司 | 一种主动软开关半桥方法 |
CN105790576A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-07-20 | 上海电机学院 | 一种隔离型cuk软开关变换器 |
CN208272856U (zh) * | 2017-11-24 | 2018-12-21 | 清华大学 | 一种具有冗余能力的双极性软开关直流变压器 |
-
2021
- 2021-08-20 CN CN202110962421.2A patent/CN113612370B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5739622A (en) * | 1995-08-07 | 1998-04-14 | Nec Corporation | Converter wherein a piezoelectric transformer input signal is frequency modulated by a pulse width modulated signal |
JP2004040942A (ja) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Hiroshi Sakamoto | スイッチング電源装置 |
US20060109696A1 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-25 | Yuancheng Ren | Power converters having output capacitor resonant with autotransformer leakage inductance |
CN101494423A (zh) * | 2009-02-18 | 2009-07-29 | 南宁常萌电子科技有限公司 | 一种主动软开关半桥方法 |
CN105790576A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-07-20 | 上海电机学院 | 一种隔离型cuk软开关变换器 |
CN208272856U (zh) * | 2017-11-24 | 2018-12-21 | 清华大学 | 一种具有冗余能力的双极性软开关直流变压器 |
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