CN210111852U - 一种开关电源降升压转换电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种开关电源降升压转换电路，包括降升压转换电路本体和谐振电路；所述降升压转换电路本体包括电容C和开关管Q1；所述谐振电路包括电容C0、二极管D0和电感L0；所述电感L0的端口二与电容C0和二极管D0的端口一连接；所述电容C0和二极管D0的端口二与开关管Q2的导通电流流入端连接。本实用新型提高了电路的可靠性，降低了电路成本。

Description

一种开关电源降升压转换电路
技术领域
本实用新型涉及一种开关电源降升压转换电路，属于电源控制技术领域。
背景技术
开关电源以其体积小、重量轻、效率高而在电源领域中占主导地位，开关电源通常由有源功率因数校正电路及DC/DC转换电路组成，而有源功率因数校正电路通常由降升压转换电路组成，由于降升压转换电路的MOS开关管一般工作在硬切换状态（即硬性开关状态），电路损耗大，电路可靠性差，在开关工作信号频率较高时，需使用较大额定功率值的开关器件，提高了电路成本。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种采用谐振软开关技术的开关电源降升压转换电路，以解决现有技术中存在的电路损耗大，电路可靠性差的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种开关电源降升压转换电路，包括降升压转换电路本体和谐振电路；所述降升压转换电路本体包括电容C和开关管Q1；所述谐振电路包括电容C0、二极管D0和电感L0；所述电感L0的端口二与电容C0和二极管D0的端口一连接；所述电容C0和二极管D0的端口二与开关管Q2的导通电流流入端连接。
进一步的，所述降升压转换电路本体还包括二极管D5、开关管Q2、电感L1、电感L2和电容C；
所述开关管Q2的导通电流流入端与二极管D5的端口一连接；
所述开关管Q2的导通电流流出端与电感L1的端口一和电容C的端口一连接；
所述电感L1的端口二和电感L2的端口一连接；
所述电感L2的端口二与二极管D5的端口二连接；
所述电容C的端口二与电感L0的端口一连接；
所述开关管Q2的导通电流流入端还与开关管Q1的导通电流流出端连接。
进一步的，所述开关管Q1和开关管Q1均为MOS管。
进一步的，所述电路还包括桥式整流电路；所述桥式整流电路的输出端与相互串联的电感L2、二极管D5并联。
进一步的，所述电路还包括控制电路；所述控制电路连接于桥式整流电路的二极管D1和二极管D3所在的桥臂上。
进一步的，所述控制电路连接有输入电压过零比较电路和输出电压取样电路；所述输入电压过零比较电路连接于EMI滤波器输出端；所述输出电压取样电路采集电容C两端电压。
本实用新型具有如下有益效果：
通过在降升压转换电路中另加电容、电感储能元件组成的谐振电路，在MOS开关管开关过程中引入谐振，确保了在电流谐振过零时MOS开关管关断，MOS开关管电流为零时开通，实现了MOS开关管零电流、零电压关断、零电流导通，使得两个MOS开关管均工作在软开关状态，减少了开关损耗，提高了工作效率，为开关器件改善了开关条件，提高了电路的可靠性，降低了电路成本。
附图说明
图1为本实用新型开关电源降升压转换电路；
图2为本实用新型一个控制信号周期工作波形图；
图3为本实用新型实施例开关电源降升压转换电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下面根据图1、图2、图3说明本实用新型的工作原理。
一种开关电源降升压转换电路，包括降升压转换电路本体和谐振电路；所述降升压转换电路本体包括电容C和开关管Q1；所述谐振电路包括电容C0、二极管D0和电感L0；所述电感L0的端口二与电容C0和二极管D0的端口一连接；所述电容C0和二极管D0的端口二与开关管Q2的导通电流流入端连接。
降升压转换电路本体还包括二极管D5、开关管Q2、电感L1、电感L2和电容C；开关管Q2的导通电流流入端与二极管D5的端口一连接；开关管Q2的导通电流流出端与电感L1的端口一和电容C的端口一连接；电感L1的端口二和电感L2的端口一连接；电感L2的端口二与二极管D5的端口二连接；电容C的端口二与电感L0的端口一连接；开关管Q2的导通电流流入端还与开关管Q1的导通电流流出端连接。
开关管Q1和开关管Q1均为MOS管。
电路还包括桥式整流电路；所述桥式整流电路的输出端与相互串联的电感L2、二极管D5并联。
电路还包括控制电路；所述控制电路连接于桥式整流电路的二极管D1和二极管D3所在的桥臂上。
控制电路连接有输入电压过零比较电路和输出电压取样电路；所述输入电压过零比较电路连接于EMI滤波器输出端；所述输出电压取样电路采集电容C两端电压。
在图1中，设电容C容量足够大，电容C两端电压在输入信号每个脉宽调制信号占空比期间基本不变，在输入信号每个脉宽调制信号占空比期间，输入电流iin是与桥式整流后的输入电压成正比的恒定值。
由于图1交流输入信号正负半周工作原理类似，故只分析正半周的工作情况。
下面结合图2所示波形图，说明电路的工作过程。
阶段1:（t0≤t≤t1）
设t0前电感L0中的电流为iL0，电流方向如图1所示，电容C0上的电压为0，输入电流iin经二极管D7、二极管D0、电感L0、电容C、电感L1与桥式整流输出端电压形成回路，开关管Q2中无电流通过，当t=t0时，开关管Q2栅源之间的电压VGS2变为高电平，开关管Q2实现零电流开通，开关管Q2中的电流is2在t1时上升至输入电流iin，电感L0中的电流iL0在t1时下降为零，由于开关管Q1中电流is1与电感L0中的电流iL0方向相反，大小相等，故开关管Q1中电流is1在t1时也变为零。
阶段2:（t1≤t≤t2）
此阶段由于开关管Q2导通，开关管Q2中通过的电流is2与输入电流iin相等，输入电流iin跟随桥式整流电路输出电压的变化而变化，实现功率因数校正。
阶段3:（t2≤t≤t3）
当t=t2时，开关管Q1的栅源之间的电压VGS1变为高电平，由于在t2之前，开关管Q1中通过的电流为零，故开关管Q1实现零电流开通，电感L0与电容C0通过开关管Q1、开关管Q2产生谐振，电感L0中通过的谐振电流与电流iL0标定方向相反，随着电感L0中谐振电流的不断变化，电感L0的磁场能量随之不断变化，并逐渐转化为电容C0中的电场能量，当t=t3时，电容C0中的电场能量为最大，电容C0两端电压VC0为最大，开关管Q1的电流is1与电感L0中通过的谐振电流方向相同，大小相等，开关管Q2的电流is2在原来的基础上迭加了电感L0中通过的谐振电流。
阶段4:（t3≤t≤t4）
谐振进入另半个周期，在t=t4时，谐振电流诋消了开关管Q2的电流is2，使得通过开关管Q2的电流is2变为零，此阶段电容C0两端电压VC0逐步下降。
阶段5:（t4≤t≤t5）
此阶段以电感L0、电容C0、电容C、二极管D6、二极管D7构成的回路继续进行谐振，当t=t5时，开关管Q2中的电流is2再次变为零，开关管Q2的栅源电压VGS2及开关管Q1的栅源电压VGS1变为零，实现开关管Q2零电流关断，由于此时二极管D6、二极管D7均导通，故开关管Q1、开关管Q2均属于零电压关断。
阶段6:（t5≤t≤t6）
随着电容C0上的电压VCO逐步下降，二极管D0导通，输入电流iin经二极管D7、二极管D0、电感L0、电容C、电感L1与桥式整流输出端电压形成回路，当t=t6时，开关管Q2开通，由于开关管Q2中的电流is2在t=t5时已变为零，故开关管Q2在t=t6时实现零电流开通。
在开关管Q2开通后，开关管Q1中的电流随后降为了零，即在开关管Q1开通信号到来之前降为了零，为开关管Q1实现零电流开通作好了准备。
重复以上过程，整个工作过程通过控制二个开关管Q1、开关管Q2的导通与截止，实现降升压转换，实现功率因数校正，在谐振电路的配合作用下，整个工作过程开关管Q1、开关管Q2工作在零电流、零电压关断、零电流开通状态，实现了软开关控制。
在实施例中，将输入电压过零信号、输入电流取样信号、输出电压取样信号输入控制电路，通过控制电路产生开关管Q1、开关管Q2栅源之间电压的控制信号，对开关管Q1、开关管Q2栅源之间电压实施控制，控制开关电源降升压电路的输出电压，以此实现对电路功率因数校正电路的控制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种开关电源降升压转换电路，其特征在于，包括降升压转换电路本体和谐振电路；所述降升压转换电路本体包括电容C和开关管Q1；所述谐振电路包括电容C0、二极管D0和电感L0；所述电感L0的端口二与电容C0和二极管D0的端口一连接；所述电容C0和二极管D0的端口二与开关管Q2的导通电流流入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种开关电源降升压转换电路，其特征在于，所述降升压转换电路本体还包括二极管D5、开关管Q2、电感L1、电感L2和电容C；
所述开关管Q2的导通电流流入端与二极管D5的端口一连接；
所述开关管Q2的导通电流流出端与电感L1的端口一和电容C的端口一连接；
所述电感L1的端口二和电感L2的端口一连接；
所述电感L2的端口二与二极管D5的端口二连接；
所述电容C的端口二与电感L0的端口一连接；
所述开关管Q2的导通电流流入端还与开关管Q1的导通电流流出端连接。
3.根据权利要求2所述的一种开关电源降升压转换电路，其特征在于，所述开关管Q1和开关管Q1均为MOS管。
4.根据权利要求2所述的一种开关电源降升压转换电路，其特征在于，所述电路还包括桥式整流电路；所述桥式整流电路的输出端与相互串联的电感L2、二极管D5并联。
5.根据权利要求4所述的一种开关电源降升压转换电路，其特征在于，所述电路还包括控制电路；所述控制电路连接于桥式整流电路的二极管D1和二极管D3所在的桥臂上。
6.根据权利要求5所述的一种开关电源降升压转换电路，其特征在于，所述控制电路连接有输入电压过零比较电路和输出电压取样电路；所述输入电压过零比较电路连接于EMI滤波器输出端；所述输出电压取样电路采集电容C两端电压。
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