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
文献发布时间:2023-06-19 19:00:17
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。
- 宽范围输入高变换比率升降压转换电路和直流转换装置
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