專利名稱：超薄封裝極低紋波開關(guān)型dc/dc變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超薄封裝極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器。
背景技術(shù)：
脈寬調(diào)制(PWM)型高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源只對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，實(shí)行的是閉環(huán)控制，這種控制方式屬電壓控制型，是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。而電流控制型DC/DC開關(guān)變換器是在電壓控制型的基礎(chǔ)上，增加了電流反饋環(huán)，形成了雙環(huán)控制系統(tǒng)，這使得高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有所提高，是目前較為理想的工作方式。電壓控制型的基本原理圖為電源輸出電壓Uom與參考電壓Uref比較放大，得到誤差信號(hào)UE再與斜坡信號(hào)比較后，由PWM比較器輸出一定占空比的系列脈沖，這就是電壓控制型的基本原理。其最大缺點(diǎn)是控制過程中電源電路內(nèi)的電流值沒有參與進(jìn)去。這是因?yàn)楦哳l開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電流是流經(jīng)電感的，故其對(duì)于電壓信號(hào)有90°的相位延遲。然而對(duì)于穩(wěn)壓電源來說，應(yīng)當(dāng)考慮電流的大小，以適應(yīng)輸出電壓的變化和負(fù)載的需求，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。因此僅采用輸出電壓采樣的方法時(shí)，其響應(yīng)速度慢，穩(wěn)定性差，甚至在大信號(hào)變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩，會(huì)造成功率管損壞等故障。電流控制型正是基于電壓控制型的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的，它除保留了電壓控制型的輸出電壓反饋外，又增加了一個(gè)電流反饋環(huán)節(jié)。所謂電流控制型，就是在脈寬比較器的輸入端將電流采樣信號(hào)與誤差放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，以此來控制輸出脈沖的占空比，使輸出的峰值電流跟隨誤差電壓變化。電流控制型的工作原理是首先采用恒頻時(shí)鐘脈沖置位鎖存器的輸出脈沖驅(qū)動(dòng)功率管，使其導(dǎo)通，此時(shí)電源回路中的電流脈沖逐漸增大，當(dāng)電流在采樣電阻Rs兩端的電壓幅度達(dá)到UE時(shí)，脈寬比較器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，鎖存器復(fù)位，驅(qū)動(dòng)撤除，功率管截止，這樣逐個(gè)檢測(cè)和調(diào)節(jié)電流脈沖，就可達(dá)到控制電源輸出的目的了。電流控制型的主要優(yōu)點(diǎn)如下。①線性調(diào)整率(電壓調(diào)整率<0. 01%)非常好，可與優(yōu)良的線性穩(wěn)壓器媲美，這是因?yàn)閁c的變化反映為電感電流的變化，它不經(jīng)過誤差放大器就能在比較器中改變輸出脈沖寬度。若再加一級(jí)輸出電壓UOUT至誤差放大器的控制，能使線性調(diào)整率更好。②明顯地改善了負(fù)載調(diào)整率，因?yàn)檎`差放大器是專門用于控制由于負(fù)載變化而造成的輸出電壓的變化的，特別是在輕載時(shí)，輸出電壓升高的幅度將大大減少。從1/3負(fù)載至滿載時(shí)，負(fù)載調(diào)整率降至8% ；從2/3負(fù)載至滿載，負(fù)載調(diào)整率降至3%以下。③簡化了過流保護(hù)電路(電流限制電路)。由于Rs上感應(yīng)出的是峰值電感電流， 所以自然就形成了脈沖限流電路。這種峰值電感電流感應(yīng)檢測(cè)技術(shù)可以靈敏地、精確地限制最大輸出電流，所以不必為整個(gè)高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源中的磁性元件(高頻變壓器)和功率元件(高壓開關(guān)管)設(shè)計(jì)較大的裕量，就能保證穩(wěn)壓電源工作可靠，成本降低。④簡化了誤差放大器的外補(bǔ)償電路，改善了頻率響應(yīng)，并具有更大的增益(帶寬乘積)。由于電感電流是連續(xù)的，所以Rs上檢測(cè)出的峰值電流能代表平均電流。整個(gè)電路可看作是一個(gè)誤差電壓控制電流源，而且變換器(誤差放大器)的幅頻特性由雙極點(diǎn)變成
3了單極點(diǎn)，因而可以改善整個(gè)穩(wěn)壓器的特性。眾所周知，開關(guān)型DC/DC變換器轉(zhuǎn)換效率較高，但輸出紋波電壓高，干擾較大，無法應(yīng)用在對(duì)紋波干擾敏感的設(shè)備上。線性電源由于其調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，并且沒有感性元器件，所以輸出紋波電壓較低，但效率不高，體積也相對(duì)較大。因而，許多設(shè)備應(yīng)用時(shí)很難對(duì)其進(jìn)行取舍。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種超薄封裝極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器，它是一種超薄極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器，它兼有線性電源的低紋波和開關(guān)電源的高效率優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，在小體積的前提下能夠?qū)崿F(xiàn)低壓大電流輸出。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型提供了一種超薄封裝極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器，所述變換器包括直流輸入和直流輸出，所述直流輸入順次經(jīng)輸入濾波電路、逆變電路、輸出整流電路和輸出濾波電路到直流輸出，利用反饋電路進(jìn)行輸出電壓調(diào)整。所述輸出整流電路采用同步可控式整流方式接入輸出濾波電路。本實(shí)用新型具有輸出紋波電壓低，轉(zhuǎn)換效率，高輸出低壓大電流，體積小，重量輕等特點(diǎn)。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的DC/DC變換器相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、紋波電壓低，Vp-p不大于10mV。2、采用同步整流技術(shù)提高轉(zhuǎn)換效率，3. 3V10A時(shí)可達(dá)85%。3、采用超薄封裝，僅10. 46mm厚。4、全金屬密封，抗嚴(yán)酷環(huán)境。

圖1為本實(shí)用新型電路原理框圖。圖2為本實(shí)用新型電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型超薄封裝極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器，直流輸入電壓首先進(jìn)入輸入濾波電路，輸入濾波電路由電感Li、電阻R2、電容Cl C5組成，其中電感 LUCl等組成“ π ”型濾波網(wǎng)絡(luò)，將外部的差模干擾信號(hào)濾掉，C5是高頻旁路電容。經(jīng)濾波的直流電進(jìn)入逆變電路，逆變電路由PWM控制芯片U1、開關(guān)管Q1、鉗位管 Q2、高頻變壓器臺(tái)等組成，通過PWM控制芯片控制開關(guān)管交替導(dǎo)通和截止，使高頻變壓器初級(jí)線圈上產(chǎn)生交變的電壓，由于互感原理，進(jìn)而在變壓器次級(jí)線圈上產(chǎn)生交變電壓，此交變的電壓經(jīng)過一個(gè)由Q3 Q6四只開關(guān)管組成的同步整流電路成為脈動(dòng)的直流電壓，同步整流電路是實(shí)現(xiàn)在大電流的情況下提高轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵，其四只開關(guān)管每兩只為一個(gè)橋臂組成一個(gè)可控的整流橋，整流開關(guān)管由變壓器次級(jí)線圈自觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)交替導(dǎo)通和截止，比傳統(tǒng)的的二極管整流損耗更低。經(jīng)過整流的脈動(dòng)直流通過共模電感和電容組成的濾波網(wǎng)絡(luò)以及
4反饋電路成為具有較低紋波系數(shù)的穩(wěn)定的直流電壓。 最后應(yīng)說明的是顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例， 而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種超薄封裝極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器，所述變換器包括直流輸入和直流輸出，其特征在于所述直流輸入順次經(jīng)輸入濾波電路、逆變電路、輸出整流電路和輸出濾波電路到直流輸出，利用反饋電路進(jìn)行輸出電壓調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的超薄封裝極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器，其特征在于所述輸出整流電路采用同步可控式整流方式接入輸出濾波電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超薄封裝極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器，所述變換器包括直流輸入和直流輸出，所述直流輸入順次經(jīng)輸入濾波電路、逆變電路、輸出整流電路和輸出濾波電路到直流輸出，利用反饋電路進(jìn)行輸出電壓調(diào)整。本實(shí)用新型是一種超薄極低紋波開關(guān)型DC/DC變換器，它兼有線性電源的低紋波和開關(guān)電源的高效率優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，在小體積的前提下能夠?qū)崿F(xiàn)低壓大電流輸出。
文檔編號(hào)H02M1/14GK202150798SQ20112021701
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者王剛 申請(qǐng)人:航天長峰朝陽電源有限公司