本發(fā)明涉及一種新型降壓式同步整流開關(guān)電源。

背景技術(shù)：

電子產(chǎn)品的能耗問題日益突出，如何降低其待機(jī)功耗，提高供電效率成為一個亟待解決的問題。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源雖然電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高，但仍存在體積大#銅鐵消耗量大#效率低#工作溫度較高以及調(diào)整范圍較小的缺點。為了解決傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源所產(chǎn)生的問題，人們將研究的重點轉(zhuǎn)移到了開關(guān)電源上。我國的開關(guān)電源產(chǎn)品雖已得到了廣泛的推廣與應(yīng)用，但由于傳統(tǒng)功率器件頻率和功耗的限制，導(dǎo)致多數(shù)開關(guān)電源產(chǎn)品采用頻率為 20KHZ以下的 PWM技術(shù)，其效率僅能達(dá)到 60%~70%。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計了一種新型降壓式同步整流開關(guān)電源。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種新型降壓式同步整流開關(guān)電源由輸入電路及脈沖產(chǎn)生電路，變換電路部分和負(fù)載部分組成。

所述輸入電路及脈沖產(chǎn)生電路，產(chǎn)生死區(qū)時間就需要兩個同步的 PWM 信號來驅(qū)動這兩個開關(guān)，在這兩個信號間互相比較，使得驅(qū)動時能產(chǎn)生兩管間所要求的驅(qū)動時間間隔。

所述變換電路部分，驅(qū)動信號產(chǎn)生后送入IRS2181中進(jìn)行處理，并進(jìn)行脈沖整形和輸出，然后經(jīng)由HO和 LO輸出。基本的 Buck電路只需驅(qū)動高端開關(guān)，LO端口則空閑。MOSFET整流時，要求柵極電壓必須與被整流電壓相位一致，故稱為同步整流。

所述負(fù)載部分，通過調(diào)節(jié)電阻，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓。

本發(fā)明的有益效果是，一種同時應(yīng)用同步整流和 ZVT軟開關(guān)技術(shù)的新型開關(guān)電源變換電路"在整流部分應(yīng)用阻抗更小的MOSFET代替?zhèn)鹘y(tǒng)二極管實現(xiàn)了同步整流。采用軟開關(guān)技術(shù)實現(xiàn)了開關(guān)管的導(dǎo)通或關(guān)斷時，在零電壓或零電流條件下完成。該電源具有負(fù)載范圍寬、總體損耗小、效率高、抗干擾能力強(qiáng)、低噪聲、靜態(tài)電流小等優(yōu)點。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是外部電路原理框圖。

圖2是同步整流電路原理圖。

圖3是應(yīng)用IRS 2181芯片的同步整流變換器原理圖。

圖4是占空比可調(diào)的定周期脈沖發(fā)生器電路圖。

圖5是主電路拓?fù)鋱D。

圖6是應(yīng)用 IRS 2181芯片的ZVT同步整流變換器原理圖。

具體實施方式

在圖1中，將拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與同步整流Buck變換器結(jié)合，便形成了ZVT同步整流Buck變換器，通過外部電路產(chǎn)生脈沖信號，并通過內(nèi)部芯片進(jìn)行脈沖延遲、欠電壓檢測、脈沖放大器和脈沖濾波等一系列操作。調(diào)制及變換后的脈沖最終通過輸出電路并按照設(shè)計的開關(guān)時間和順序驅(qū)動 3個開關(guān)。其中，信號調(diào)制電路、脈沖變換電路以及開關(guān)輸出電路均可通過IC控制下的 ZVT同步整流 Buck變換器實現(xiàn)。其中，A為信號產(chǎn)生電路PWM調(diào)制，B為脈沖整形及變換電路，C為開關(guān)脈沖輸出電路。

在圖2中，MOSFET整流時，要求柵極電壓必須與被整流電壓相位一致，故稱為同步整流。

在圖3中，同步整流Buck變換器，要實現(xiàn)同步整流，在設(shè)計過程中需考慮到留有一定的死區(qū)時間，用以避免 或 同時導(dǎo)通，相當(dāng)于開關(guān)器件直接接地導(dǎo)致器件上電壓電流瞬間增大，使開關(guān)損壞。為產(chǎn)生死區(qū)時間就需要兩個同步的 PWM 信號來驅(qū)動這兩個開關(guān)，在這兩個信號間互相比較，使得驅(qū)動時能產(chǎn)生兩管間所要求的驅(qū)動時間間隔，故選擇用同一芯片驅(qū)動兩個開關(guān)管，在該操作的作用下，用于 管導(dǎo)通的時間將會變長，從而可解決一部分由于頻率增大所導(dǎo)致的系統(tǒng)異常，對于低占空比的變換器優(yōu)勢也將更加明顯。在此 Buck同步整流變換器中，同步整流 MOSFET管是由 IC 控制，既由IRS2181芯片驅(qū)動和控制。因此，此驅(qū)動信號具有控制時序準(zhǔn)確、驅(qū)動電壓恒定、不受輸入或輸出電壓影響的優(yōu)點。其中，E為穩(wěn)壓器，F(xiàn)為555脈沖發(fā)生器，1表示輸入電路及脈沖產(chǎn)生電路，2表示變換電路部分，3表示負(fù)載部分。

在圖4中，變換器脈沖產(chǎn)生部分使用555定時器設(shè)計了一個脈沖發(fā)生信號器。其中，電路由 和 組成了一個多諧振脈沖發(fā)生器。電路中電容 的充、放電回路獨立分開，調(diào)節(jié) 時，電路中只改變充電放電的時間常數(shù)并不會改變電路的震蕩頻率。在 充電到 的輸入電壓之前，3腳呈高電平， 導(dǎo)通，RVT1呈現(xiàn)較小的阻抗，調(diào)節(jié) ，可使占空比在2%~98%范圍內(nèi)變化，而周期不變。驅(qū)動信號產(chǎn)生后送入IRS2181中進(jìn)行處理，并進(jìn)行脈沖整形和輸出，然后經(jīng)由HO和 LO輸出?；镜?Buck電路只需驅(qū)動高端開關(guān)，LO端口則空閑。

在圖5中，其中，S 為主開關(guān)， 為輔助開關(guān)， 為同步整流開關(guān)， 為諧振電感， 為諧振電容，D 為高頻肖特基二極管。 及 所構(gòu)成的輔助諧振網(wǎng)絡(luò)將約在 個周期內(nèi)完成軟開關(guān)的操作，此網(wǎng)絡(luò)與主開關(guān)并聯(lián)，從而構(gòu)成了ZVT軟開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

在圖6中，兩個IRS2181芯片分別驅(qū)動開關(guān)管和整流管。主開關(guān)管與整流管共用一個芯片，方便產(chǎn)生死區(qū)時間，避免器件因瞬間通過大電流或大電壓而造成的不必要損失，輔助開關(guān)管單獨應(yīng)用一片芯片驅(qū)動。其中，E為穩(wěn)壓器，F(xiàn)為555脈沖發(fā)生器，1表示輸入電路及脈沖產(chǎn)生電路，2表示變換電路部分，3表示負(fù)載部分。