CN207625450U - 一种Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种Buck与Push‑Pull串联式电流型电路拓扑结构，包括Buck电路、Push‑Pull电路，所述Buck电路的输入端与输入滤波电路的输出端连接，Buck电路的输出端与Push‑Pull电路的输入端连接，所述Push‑Pull电路的输出端与输出滤波电路的输入端连接，所述Buck电路、Push‑Pull电路与控制电路连接，通过控制电路向其提供驱动信号。本实用新型是对Buck电路、Push‑Pull电路的电感、电容进行规一化设计，电路简单，尺寸较小，在两级拓扑结构中的功率器件在占空比利用率、ZVS软开关、变压器参数设计、功率开关和同步整流管在电压应力及电流应力等方面达到最优化设计，适应于输入电压范围宽、输出功率大以及转换效率高要求的开关电源应用场合。

Description

一种Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，具体涉及一种Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构。

背景技术

随着电子设备性能指标、推动力、扭矩力以及一次侧供电电压范围等发展迅速，推动电源技术不断向大功率、高效率及高功率密度方向发展。

Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构，是开关电源中功率转换重要组成部分，其作用是通过开关电源电路中的控制系统对功率转换的有效控制，将输入电压转换成电子系统所需的不同输出电压、电流。目前所采用的传统的Buck、Push-Pull、Forward、Flyback等拓扑结构，在功率元件选用、参数的最优化设计、占空比利用率等方面面临较大挑战，尤其不适用于输入电压范围较宽、输出功率大以及转换效率高要求的电源应用场合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构，电路简单、输入电压范围宽、输出功率大及转换效率高，可广泛应用于各类开关电源中。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：包括Buck电路、Push-Pull电路，所述Buck电路的输入端与输入滤波电路的输出端连接，Buck电路的输出端与Push-Pull电路的输入端连接，所述Push-Pull电路的输出端与输出整流电路的输入端连接，所述Buck电路、Push-Pull电路与控制电路连接，通过控制电路向其提供驱动信号。

进一步的，所述的Buck电路包括功率开关管V1、功率开关管V2及储能电感L1，所述功率开关漏级管V1的漏级与输入滤波电路的输出端连接，功率开关管V1的源极通过电感L1与Push-Pull电路的输入端连接，所述功率开关管V2的漏级与功率开关管V1的源极连接，功率开关管V2的源极接地，所述功率开关管V1和功率开关管V2的栅极与控制电路的输出端连接。

进一步的，所述的Push-Pull电路包括高频变压器T1、功率开关管V3及功率开关管V4，所述高频变压器T1的输入端分别与Buck电路的输出端及功率开关管V3、V4的漏极连接，所述高频变压器T1的输出端与输出整流电路的输入端连接，所述功率开关管V3、V4的栅极与控制电路的输出端连接，功率开关管V3、V4的源极接地。

由上述技术方案可知，本实用新型所述的一种Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构，由传统的一级拓扑结构优化为二级串联拓扑结构，并将传统的一级拓扑结构中的滤波电感、滤波电容进行规一化设计，简化电路设计和减小尺寸而提出的串联电流型拓扑结构，同时在两级拓扑结构中的功率器件在占空比利用率、ZVS软开关、变压器参数设计、功率开关和同步整流管在电压应力及电流应力等方面达到最优化设计，适应于输入电压范围宽、输出功率大以及转换效率高要求的开关电源应用场合。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的电路图；

图3是本实用新型电路应用框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

本实施例的一种Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构，包括Buck电路10、Push-Pull电路11，Buck电路10的输入端与输入滤波电路1的输出端连接，Buck电路10的输出端与Push-Pull电路11的输入端连接，Push-Pull电路11的输出端与输出滤波电路3的输入端连接，Buck电路10、Push-Pull电路11与控制电路7连接，通过控制电路7向其提供驱动信号。

如图1所示，Buck电路10包括同步整流开关12、储能电感13及同步续流开关15，Push-Pull电路11包括变压器14及功率开关16，该同步整流开关12的输入端与输入滤波电路1的输出端连接，同步整流开关12的输出端通过储能电感13与变压器14的输入端连接，变压器14的输出端与输出整流电路3的输入端连接，同步续流开关15的输入端与同步整流开关12的输出端连接，功率开关16的输入端与变压器14的输入端连接。

图2是本实用新型的具体电路图，如图2所示，同步整流开关15采用功率开关管V1，同步续流开关15采用功率开关管V2及电感13采用储能电感L1，该功率开关漏级管V1的漏级与输入滤波电路的输出端连接，功率开关管V1的源极通过电感L1与Push-Pull电路11的输入端连接，功率开关管V2的漏级与功率开关管V1的源极连接，功率开关管V2的源极接地，功率开关管V1和功率开关管V2的栅极与控制电路7的输出端连接。

如图2所示，Push-Pull电路11中的变压器14采用高频变压器T1、功率开关16采用功率开关管V3和功率开关管V4，该高频变压器T1具有两个初级线圈及两个次级线圈，两个初级线圈的一输入端与Buck电路的输出端连接，两个初级线圈的另一输入端分别与功率开关管V3、V4的漏极连接，高频变压器T1的两个次级线圈与输出整流电路3的输入端连接，功率开关管V3、V4的栅极与控制电路7的输出端连接，功率开关管V3、V4的源极接地。

工作原理：本实用新型是将输入直流电压，通过同步整流开关12导通时，向电感13存储能量，此时同步续流开关15关断，当同步整流开关12关断时，储能电感13开始释放能量，同时同步续流开关15导通开始续流，完成一个开关周期，为高频变压器14提供所需的直流电压；高频变压器14通过功率开关16的导通与关断，产生的高频脉冲，并通过高频变压器14耦合变压到副边，实现能量隔离传输和输出电压需求。

本实用新型所述的电流型电路拓扑结构适应于输入电压范围宽、输出功率大以及转换效率高要求的开关电源应用场合。如图3所示，图3为本实用新型在开关电源电路中的具体应用，具体包括输入滤波电路1、Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构2、输出整流滤波4、控制电路7、光电耦合或变压器耦合电路8及反馈控制电路9，输入滤波电路1的输出端与Buck电路结构10的输入端连接，Push-Pull电路11的输出端与输出整流电路3的输入端连接，输出整流电路3的输出端与输出滤波电路4的输入端连接，输出滤波电路4额输出端与反馈控制电路9的输入端连接，反馈控制电路9的输出端通过光电耦合或变压器耦合电路8与控制电路7的输入端连接，控制电路7的输出端分别与Buck电路10、Push-Pull电路11连接，以通过控制电路7向其提供驱动信号。

输入的直流电压经输入滤波电路1，由辅助电源6提供控制电路7的工作电压，控制电路7为Buck电路结构10、Push-Pull电路结构11中功率开关管的提供驱动信号，经输出经输出整流电路3和输出滤波电路4得到直流电压。为了实现所需稳定的输出电压，反馈控制电路9对输出电压直接取样，经与基准电压的比较、放大后，经过光电耦合或变压器耦合8，反馈到控制电路7，调节控制电路7的占空比，从而实现输出电压的闭环控制。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构，其特征在于：包括Buck电路、Push-Pull电路，所述Buck电路的输入端与输入滤波电路的输出端连接，Buck电路的输出端与Push-Pull电路的输入端连接，所述Push-Pull电路的输出端与输出整流电路的输入端连接，所述Buck电路、Push-Pull电路与控制电路连接，通过控制电路向其提供驱动信号。

2.根据权利要求1所述的Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构，其特征在于：所述Buck电路包括功率开关管V1、功率开关管V2及储能电感L1，所述功率开关管V1的漏级与输入滤波电路的输出端连接，功率开关管V1的源极通过电感L1与Push-Pull电路的输入端连接，所述功率开关管V2的漏级与功率开关管V1的源极连接，功率开关管V2的源极接地，所述功率开关管V1和功率开关管V2的栅极与控制电路的输出端连接。

3.根据权利要求1所述的Buck与Push-Pull串联式电流型电路拓扑结构，其特征在于：所述Push-Pull电路包括高频变压器T1、功率开关管V3及功率开关管V4，所述高频变压器T1的输入端分别与Buck电路的输出端及功率开关管V3、V4的漏极连接，所述高频变压器T1的输出端与输出整流电路的输入端连接，所述功率开关管V3、V4的栅极与控制电路的输出端连接，功率开关管V3、V4的源极接地。