一种输入为高纹波直流电压的DC-DC谐振降压式电源转换电路

技术领域

本发明涉及一种输入为高纹波直流电压的DC-DC谐振降压式电源转换电路。

背景技术

近年来，随着世界各国对全球气候变暖趋势的关注，节能环保受到越来越多的关注。对各种电源的能量转换效率的要求越来越高。尤其是笔记本电脑的电源和手机的快充电源，要求体积小，同时表明温度不能太高，就要求有更高的电源转换效率。

在笔记本电脑的电源和手机的快充电源中需要有DC-DC转换电路，传统的DC-DC转换电路采用硬开关工作模式，比谐振软开关工作模式的开关损耗高。另外，采用两级转换的快充电源，DC-DC转换电路的输入电压有较大的两倍工频(100～120Hz)纹波，针对这个特性优化，可以提高电源的响应速度。

发明内容

本发明提供了一种能适应高输入纹波电压，且采用软开关模式的DC-DC转换电路，工作于临界导通模式。图1是本发明的DC-DC转换电路的简图。图2(图2中R10/R11＝R20/R21＝k，Q10＝Q11)是针对工频(100～120Hz)纹波控制环路优化和谐振控制的示意图。当Q1开关导通后，I_L2从0开始上升，脉宽控制电路的一个与输入电源电压Vin-输出电压Vout成比例的电流源Q11的漏电流(＝(Vin-Vout)/(k+1))，给一内部电容C10充电，当充电电压达到误差放大器的输出电压(Compensation)时，控制电路关断Q1，此时I_L2达到峰值

＝I_L2_p。充电时间ton＝Compensation*C10/Q11的漏电流

(＝(Vin-Vout)/(k+1))

I_L2_p＝ton*(Vin-Vout)/L2＝(Vin-Vout)*Compensation

*C10*(k+1)/((Vin-Vout)*L2)

＝Compensation*C10*(k+1)/L2

工作于临界导通模式的DC-DC转换器，输出电流近似等于电感L2峰值电流的一半，可见，电感L2的峰值电流不随输入电压变化，因此，输出电流不变。

当输出负载发生变化时，误差放大器调整输出电压Compensation，改变主开关的导通时间，维持输出电压的稳定。

当Q1开关关断后，流过L2的电流是I_L2_p(流过L2的峰值电流)，X端的杂散寄生电容以I_L2_p的电流经L2、C3放电，X端电压＜0后，控制电路控制同步整流MOS开关Q2导通，在整流电流下降到0后，谐振控制电路维持Q2导通一段时间，这段导通时间由一外部电压V2设定，以产生一个适当大小的由C3经L2、Q2到GND的反向电流Iset，然后谐振控制电路关断Q2，Iset向X端的杂散寄生电容充电，当X端电压上升到接近Vin时，控制电路控制主开关Q1导通，实现″0″电压导通，实现谐振开关，如此循环往复。

实施例1如图3所示，是一个28V输入，20V/6A输出的DC-DC转换电路。图2是控制开关脉冲宽度的电路，R10/R11＝R20/R21＝k＝19。输入电源电压Vin经R10，R11分压＝1.4V输入到仪器放大器1的+输入端，输出电压Vout经R20，R21分压＝1V输入到仪器放大器1的-输入端，仪器放大器1的放大倍数＝1。仪器放大器的输出电压＝0.4V。R12＝500k，R12两端的电压＝0.4V。Q10的漏极电流＝0.5/R12＝0.8uA。Q10和Q11是电流镜，Q11的漏电流＝Q10的漏极电流＝0.8uA。D触发器触发后，Q输出经驱动电路驱动主开关Q1导通，Q反输出低电平，Q4关断，Q11的漏电流向C10充电，当C10的电压达到误差放大器的输出电压(Compensation)时，比较器1输出高电平，经或非门复位D触发器，关闭Q1。此时流过L2的电流是I_L2约为12A(I_L2平均值＝6A)，X端的杂散寄生电容以12A的电流经L2、C3放电，电压下降到＜＝0，随后同步整流控制电路控制Q2闭合，进行同步整流，在整流电流下降到0后，谐振控制电路维持Q2导通一段时间，产生一个由C3经L2、Q2到GND的反向电流Iset，当Iset达到设定值(由外部V1电压设定)时，同步整流控制电路关断Q2，Iset向X端的杂散寄生电容充电，X端电压逐渐上升，Iset逐渐减小，在X端电压上升到接近Vin(28V)时(此时Iset也接近为0)，控制电路控制主开关Q1导通，实现″0″电压导通，实现谐振开关，如此循环往复。

附图说明

图1是本发明的DC-DC转换电路的简图。

图2是针对工频(100～120Hz)纹波控制环路优化和谐振控制的示意图。

图3是本发明一个实施的简图。