專利名稱：一種降壓變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降壓變換裝置，應(yīng)用了低損耗吸收技術(shù)，對提高效率和可靠性有很大幫助，應(yīng)用于開關(guān)電源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
降壓式變換器是不隔離的DC-DC變換中的常用電路拓?fù)洹Ｈ鐖D1所示，已有很成熟的理論和實(shí)際應(yīng)用。通過控制開關(guān)管VT1在每個時間段的開通時間來控制輸出電壓。
這個電路中開關(guān)管開通時由于二極管的反向恢復(fù)會在續(xù)流二極管上產(chǎn)生很高的電壓尖刺。實(shí)際應(yīng)用中這個電壓尖刺會對二極管的耐壓提高要求，而且對可靠性有一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種降壓變換電路，可以軟化開關(guān)管的工作狀態(tài)，解決二極管反向恢復(fù)帶來的不良影響。
本發(fā)明所述的降壓變換電路，包括主開關(guān)管VT1、輸出電感L1、續(xù)流二極管VD1、電容C1，還包括緩沖電感L2、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、電容C2、電容C3；所述緩沖電感L2串聯(lián)在續(xù)流二極管VD1的支路上，與續(xù)流二極管VD1的陰極相連；所述二極管VD2、VD4、VD3依次正向串聯(lián)成為另一支路，位于續(xù)流二極管VD1的支路之前，二極管VD2的陰極與主開關(guān)管VT1的源極相連，二極管VD3的陽極與續(xù)流二極管VD1的陽極相連；所述電容C3跨接在續(xù)流二極管VD1和二極管VD3的陰極之間，電容C2跨接在主開關(guān)管VT1的漏極和二極管VD4的陰極之間。
由于本發(fā)明所述的電路中整個緩沖網(wǎng)絡(luò)無阻性器件，緩沖網(wǎng)絡(luò)中的絕大部分能量都能返還后級，所以這個緩沖是低損的。采用本發(fā)明所述電路，對續(xù)流二極管上的電壓尖刺有效的箝位，大大降低了對續(xù)流二極管的耐壓要求，提高了可靠性，緩沖的低損也提高了整機(jī)的效率，提高了電源性能。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)降壓變換器電路原理圖；圖2為本發(fā)明提供的降壓變換電路的原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所述現(xiàn)有技術(shù)的降壓變換器電路，由主開關(guān)管VT1、輸出電感L1、續(xù)流二極管VD1、電容C1組成。當(dāng)主開關(guān)管VT1開通時由于二極管的反向恢復(fù)會在續(xù)流二極管VD1上產(chǎn)生很高的電壓尖刺。在實(shí)際應(yīng)用中這個電壓尖刺會對二極管的耐壓提高要求，而且對系統(tǒng)的可靠性有一定的影響。
如圖2所示本發(fā)明的降壓電路在續(xù)流二極管VD1的支路串上一個緩沖電感L2，有效的防止開關(guān)管VT1開通時續(xù)流二極管VD1反向恢復(fù)產(chǎn)生大的電流尖刺。當(dāng)反向恢復(fù)完成，緩沖電感L2中的能量經(jīng)過諧振轉(zhuǎn)移到儲能電容C3中，等主開關(guān)管VT1關(guān)斷后，儲能電容C3里能量再返還后級。
工作過程下面以電路工作的一個周期來說明緩沖的工作原理(L2遠(yuǎn)小于L1，C2遠(yuǎn)小于C3)，從開關(guān)管VT1由開通狀態(tài)到關(guān)斷時說起狀態(tài)1關(guān)斷前的狀態(tài)VT1導(dǎo)通，C2上電壓為零，C3上的電壓為左負(fù)右正。
狀態(tài)2關(guān)斷后由于續(xù)流電感LI的存在C2開始充電，當(dāng)C2上電壓到Vin時VD2、VD3、VD4導(dǎo)通續(xù)流。此時由于C3上電壓的存在，續(xù)流二極管VD1是不會導(dǎo)通的，由于VD2、VD4的導(dǎo)通C3通過L2開始放電。在這個過程中，C3放電的時間為1/4個L2C3的諧振周期，這個時間應(yīng)小于開關(guān)管的關(guān)斷時間，設(shè)計LC參數(shù)時應(yīng)注意。狀態(tài)3當(dāng)C3上完全放電時VD1開始導(dǎo)通，此時L2中的電流如果還沒達(dá)到L1電流的話VD2、VD3、VD4將繼續(xù)導(dǎo)通，由于VD2、VD3、VD4三個二極管壓降的存在，L2的電流將繼續(xù)增加到跟L1相等。然后VD2、VD3、VD4截止。
狀態(tài)4VT1導(dǎo)通，輸入電壓Vin直接加在電感L2上，L2的電流迅速下降到0，續(xù)流二極管VD1開始反向恢復(fù)，經(jīng)過反向恢復(fù)時間Trr后VD1截止。此時L2上的反向恢復(fù)電流Irr可近似為(忽略線路的寄生電感)Irr=Vin×TrrL2]]>狀態(tài)5VD1截止后，VD4導(dǎo)通，C2上的能量通過VT1、L2、VD4對C3轉(zhuǎn)移，C3開始充電。C2上電壓為0后，VD2導(dǎo)通，L2中的能量往C3送， C3繼續(xù)充電。到L2電流為0后VD2、VD4截止。若不計損耗，由于C3上電壓遠(yuǎn)小于Vin，且C2遠(yuǎn)小于C3，可得到C3上能量近似為12C3U32=12L2Irr2+12C2Vin2]]>可解出C3上的電壓U3為U3=VinTrr2C3L2+C2C3]]>以上分析可知L2越大，參與反向恢復(fù)的能量越小，如果不加L2，主要靠線路的寄生電感限制反向恢復(fù)時電流的上升，損失的能量就非常大。
加了緩沖網(wǎng)絡(luò)后，續(xù)流二極管VD1上的最大電壓為Vin+U3，由于Trr的平方遠(yuǎn)小于C3L2，C2又遠(yuǎn)小于C3，所以U3比Vin小很多。續(xù)流二極管的耐壓要求大大降低。
L2的存在還使C2中的能量不會在VT1開通時瞬間放電。所以可適當(dāng)增加C2的取值，因為加大C2對VT1的關(guān)斷緩沖有利。
在圖2所示的電路中，假如輸入電壓260V DC，輸出直流220V/20A，L1＝300uH，L2取1.5uH，C2取4n7，C3取100n，開關(guān)頻率40KHz，VD2、VD3、VD4都選10A左右的管子，主續(xù)流管VD1選30A。L2用RM8的鐵氧體磁芯，線包繞2.5匝，線徑1.6mm，磁芯中柱開1mm左右氣隙。
實(shí)驗測得C3上電壓為80V，主續(xù)流管VD1上最大反壓為350V。無電壓尖刺，實(shí)測效率98％。
本發(fā)明的降壓變換電路與現(xiàn)有技術(shù)相比，添加器件少，增加成本少。解決了續(xù)流二極管上的電壓尖刺問題，軟化了開關(guān)管的工作狀態(tài)。由于大大降低了主續(xù)流管的耐壓要求，可選較低耐壓的快恢管，不但成本減少，而且導(dǎo)通壓降變低，變換效率提高，電源性能及可靠性也得到了提高。
權(quán)利要求
1.一種降壓變換電路，包括主開關(guān)管VT1、輸出電感L1、續(xù)流二極管VD1、電容C1，其特征在于還包括緩沖電感L2、二極管VD2、二極管VD3、二極管VD4、電容C2、電容C3；所述緩沖電感L2串聯(lián)在續(xù)流二極管VD1的支路上，與續(xù)流二極管VD1的陰極相連；所述二極管VD2、VD4、VD3依次正向串聯(lián)成為另一支路，位于續(xù)流二極管VD1的支路之前，二極管VD2的陰極與主開關(guān)管VT1的源極相連，二極管VD3的陽極與續(xù)流二極管VD1的陽極相連；所述電容C3跨接在續(xù)流二極管VD1和二極管VD3的陰極之間，電容C2跨接在主開關(guān)管VT1的漏極和二極管VD4的陰極之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓變換電路，其特征在于，緩沖電感L2的取值小于輸出電感的取值，電容C2的取值小于C3的取值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降壓變換電路，其特征在于，1/4個L2C3的諧振周期小于主開關(guān)管VT1的關(guān)斷時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電壓變換電路，在現(xiàn)有的電壓變換電路中增加低損耗吸收電路，對續(xù)流二極管上的電壓尖刺有效的箝位，大大降低了對續(xù)流二極管的耐壓要求，提高了可靠性，緩沖的低損也提高了整機(jī)的效率，提高了電源性能。而且本發(fā)明添加器件少，增加成本少，可廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源領(lǐng)域。
文檔編號H02M3/04GK1489268SQ0315615
公開日2004年4月14日 申請日期2003年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者瞿鵬, 瞿 鵬 申請人:中興通訊股份有限公司